本發(fā)明屬于鈉離子電池，具體涉及一種包覆型鈉離子電池正極材料及其制備方法，還涉及該包覆型鈉離子電池正極材料在制備鈉離子電池中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、鈉離子電池(nibs)是一種可充電二次電池，其工作原理與鋰離子電池相似，主要通過鈉離子在正負(fù)極之間的嵌入和脫出來實(shí)現(xiàn)電荷轉(zhuǎn)移。鈉是地殼中儲量豐富的元素，相較于鋰資源更加豐富且分布廣泛，這使得鈉離子電池在原材料成本上具有優(yōu)勢，隨著對大規(guī)模儲能系統(tǒng)需求的增加，鈉離子電池逐漸受到重視。并且相較于鋰離子電池，鈉離子電池在高低溫適應(yīng)性上表現(xiàn)更佳，安全性能也更好。

2、但鈉離子電池的能量密度相對較低，此外，其循環(huán)穩(wěn)定性，特別是高溫循環(huán)穩(wěn)定性差，限制了鈉離子電池的發(fā)展。正極材料作為鈉離子電池的關(guān)鍵材料之一，通過對正極材料進(jìn)行摻雜、包覆等手段進(jìn)行改性，能夠改善鈉離子電池能量密度低和循環(huán)穩(wěn)定性差的問題。

3、然而目前的改性方案中難以做到保證鈉離子電池正極材料高放電容量的同時兼顧循環(huán)過程穩(wěn)定性，現(xiàn)有的改性工藝要么會犧牲鈉離子電池正極材料的放電容量，要么保證了放電容量但對正極材料的循環(huán)穩(wěn)定性提升十分有限，特別是寬溫循環(huán)穩(wěn)定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的首要目的在于提供一種包覆型鈉離子電池正極材料，采用naxalymgzm1-y-zo2對鈉離子電池正極材料進(jìn)行表面包覆，提高鈉離子電池正極材料的安全性，并同時提升鈉離子電池的倍率性能和寬溫循環(huán)穩(wěn)定性，特別是高溫循環(huán)穩(wěn)定性。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明首先提供了一種包覆型鈉離子電池正極材料，包括：

4、鈉離子電池正極材料；

5、以及包覆層，所述包覆層由naxalymgzm1-y-zo2包覆材料覆蓋在所述鈉離子電池正極材料的表面形成，其中，0＜x≤4，0＜y＜1，0＜z＜1，y+z≤1且滿足電荷平衡。

6、進(jìn)一步方案，所述鈉離子電池正極材料為層狀過渡金屬氧化物、聚陰離子化合物或普魯士藍(lán)類化合物。

7、進(jìn)一步方案，所述鈉離子電池正極材料為層狀過渡金屬氧化物。

8、進(jìn)一步方案，所述naxalymgzm1-y-zo2包覆材料中，m為zn、cu、nb、ta、si、ge、ti、sn、mo、zr、ga中的至少一種。

9、本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種如前文所述的包覆型鈉離子電池正極材料的制備方法，包括以下步驟：

10、提供naxalymgzm1-y-zo2包覆材料的前驅(qū)體naxalymgzm1-y-zcl4；

11、將所述前驅(qū)體naxalymgzm1-y-zcl4和鈉離子電池正極材料在無水環(huán)境下混合均勻，得到混合料；

12、將所述混合料依次經(jīng)過低溫?zé)崽幚?、水解和高溫煅燒，制得包覆型鈉離子電池正極材料。

13、進(jìn)一步方案，所述前驅(qū)體naxalymgzm1-y-zcl4和鈉離子電池正極材料粉末的質(zhì)量比為a:100-a，其中，a為小于5的正數(shù)。

14、進(jìn)一步方案，所述前驅(qū)體naxalymgzm1-y-zcl4采用球磨法制備得到。

15、進(jìn)一步方案，所述球磨法的工藝為：將nacl、alcl3、mgcl2和mcln按照摩爾比1：x：y：1-x-y置于球磨設(shè)備中球磨，使其充分混合，得到前驅(qū)體naxalymgzm1-y-zcl4；其中，0＜x≤4，0＜y＜1，0＜z＜1，y+z≤1且滿足電荷平衡；n為正整數(shù)且2≤n≤6。

16、進(jìn)一步方案，所述低溫?zé)崽幚淼臏囟葹?70℃～200℃，保溫時間為2～5h。

17、進(jìn)一步方案，所述水解的工藝是將低溫?zé)崽幚砗蟮漠a(chǎn)物與ph為10～13的濃氨水混合攪拌10～24h后，干燥完全。

18、進(jìn)一步方案，所述高溫煅燒的工藝為在空氣氣氛中，煅燒溫度400℃～500℃，保溫時間為2～10h。

19、本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種鈉離子電池正極，含有如權(quán)前文所述的包覆型鈉離子電池正極材料或采用前文所述的制備方法制得的包覆型鈉離子電池正極材料。

20、本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種鈉離子電池，含有前文所述的鈉離子電池正極。

21、本發(fā)明的有益效果：

22、本發(fā)明中在鈉離子電池正極材料的表面包覆naxalymgzm1-y-zo2材料，有助于穩(wěn)定鈉離子電池正極材料在充放電過程中的結(jié)構(gòu)，減少由于體積膨脹和收縮引起的結(jié)構(gòu)損傷。并且可以賦予鈉離子電池具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，能夠提高鈉離子電池正極材料的安全性。

23、包覆材料naxalymgzm1-y-zo2還具有以下顯著優(yōu)勢：(1)可減少正極材料與電解液之間的副反應(yīng)，提高鈉離子電池的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能；(2)有助于鈉離子在正極材料中的擴(kuò)散，提高正極材料的離子傳輸性能；(3)具有較高的熱穩(wěn)定性，能夠提高鈉離子電池在寬溫下的循環(huán)穩(wěn)定性，特別是高溫下的循環(huán)穩(wěn)定性。從而推動鈉離子電池的發(fā)展。

技術(shù)特征：

1.一種包覆型鈉離子電池正極材料，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的包覆型鈉離子電池正極材料，其特征在于，所述鈉離子電池正極材料為層狀過渡金屬氧化物、聚陰離子化合物或普魯士藍(lán)類化合物；

3.如權(quán)利要求1所述的包覆型鈉離子電池正極材料，其特征在于，所述naxalymgzm1-y-zo2包覆材料中，m為zn、cu、nb、ta、si、ge、ti、sn、mo、zr、ga中的至少一種。

4.一種如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的包覆型鈉離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

5.如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述前驅(qū)體naxalymgzm1-y-zcl4采用球磨法制備得到；

6.如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述低溫?zé)崽幚淼臏囟葹?70℃～200℃，保溫時間為2～5h。

7.如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述水解的工藝是將低溫?zé)崽幚砗蟮漠a(chǎn)物與ph為10～13的濃氨水混合攪拌10～24h后，干燥完全。

8.如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述高溫煅燒的工藝為在空氣氣氛中，煅燒溫度400℃～500℃，保溫時間為2～10h。

9.一種鈉離子電池正極，其特征在于，含有如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的包覆型鈉離子電池正極材料或采用權(quán)利要求4-8任一項(xiàng)所述的制備方法制得的包覆型鈉離子電池正極材料。

10.一種鈉離子電池，其特征在于，含有權(quán)利要求9所述的鈉離子電池正極。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種包覆型鈉離子電池正極材料及其制備方法和應(yīng)用，該包覆型鈉離子電池正極材料，包括鈉離子電池正極材料；以及包覆層，所述包覆層由Na<subgt;x</subgt;Al<subgt;y</subgt;Mg<subgt;z</subgt;M<subgt;1?y?z</subgt;O<subgt;2</subgt;包覆材料覆蓋在所述鈉離子電池正極材料的表面形成，其中，0＜x≤4，0＜y＜1，0＜z＜1，y+z≤1且滿足電荷平衡。本發(fā)明中通過對鈉離子電池正極材料進(jìn)行包覆，提高鈉離子電池正極材料的安全性，并同時提升鈉離子電池的倍率性能和寬溫循環(huán)穩(wěn)定性，特別是高溫循環(huán)穩(wěn)定性，可進(jìn)一步推動鈉離子電池的應(yīng)用。

技術(shù)研發(fā)人員：項(xiàng)宏發(fā),侯香龍,馮緒勇,汪鍇,鐘航
受保護(hù)的技術(shù)使用者：合肥工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9