[发明专利]一种正极材料及其制备方法、正极极片、电池和电子设备

说明书

本申请提供了一种正极材料及其制备方法、正极极片、电池和电子设备。正极材料可以包括Nasubgt;4‑x/subgt;Asubgt;x/subgt;VMnsubgt;1‑y/subgt;Bsubgt;y/subgt;(PO4)subgt;3/subgt;，其中：A为碱性金属离子，B为过渡金属离子，且0.02≤x≤0.15，0.05≤y≤0.2。本申请采用碱性金属离子和过渡金属离子这两种离子对Nasubgt;4/subgt;VMn(PO4)subgt;3/subgt;进行掺杂的制备方法制备得到的正极材料具有较高的比容量和循环稳定性。因此，在将该正极材料应用于电子设备的正极极片时，可以使电子设备的倍率性能和循环稳定性得以提升。

技术领域

本申请涉及电池技术领域，尤其涉及到一种正极材料及其制备方法、正极极片、电池和电子设备。

背景技术

钠离子电池是一种新兴的电化学储能技术，钠离子电池的原料丰富且价格低廉。随着锂离子电池原材料的价格上升，对于钠离子电池的研究热度不断提高。目前，钠离子电池技术日益成熟，其在大规模储能、5G基站等小型静态储能电站或低速电动车等方面显现出了巨大的应用前景，并且在部分储能领域已经代替了锂离子电池。

钠离子电池技术进一步迈向商业化应用的关键在于找到适宜的正极材料。由于具有快离子导体结构的钒基聚阴离子材料磷酸钒钠(Na₃V₂(PO4)₃)具有高安全性，以及相对较高的比容量，因此目前的钠离子电池多采用该钒基聚阴离子材料作为正极材料。但是，该钒基聚阴离子材料中的钒元素的原材料价格昂贵且有毒，其严重阻碍了该类材料的商业化应用。

基于此，如何得到一种既安全，又能够使电池具有较高的倍率性能以及循环稳定性的正极材料已成为本领域技术人员亟待解决的难题。

发明内容

本申请提供了一种正极材料及其制备方法、正极极片、电池和电子设备，以在保证正极材料的比容量的同时，提升正极材料的循环稳定性，从而使应用有该正极材料的电池具有较高的倍率性能以及循环稳定性。

第一方面，本申请提供了一种正极材料，该正极材料可以包括Na_4-xA_xVMn_1-yB_y(PO4)₃。其中：A为碱性金属离子，B为过渡金属离子，且0.02≤x≤0.15，0.05≤y≤0.2。该正极材料具有较高的比容量和循环稳定性，其可以使应用有该正极材料的电池具有较高的倍率性能以及循环稳定性。

在本申请一个可能的实现方式中，在对x进行取值时，可以使0.05≤x≤0.1，示例性的，x可以为0.06、0.07、0.09或0.1等。另外，在对y进行取值时，可以使0.1≤y≤0.15，示例性的，y可以为0.11、0.12、0.13或0.14等。

在本申请提供的正极材料中，A可以但不限于为钾离子或锂离子。另外，B可以但不限于为镁离子、铜离子、锌离子或钙离子中的一种。

第二方面，本申请还提供一种正极材料的制备方法，该制备方法可以包括：

将钠源、碱性金属源、钒源、锰源、过渡金属源、磷源、络合剂和碳源混合于溶剂中制成前驱液；

对前驱液进行干燥形成凝胶状物质；

对凝胶状物质进行干燥形成前驱体；

对前驱体进行烧结，并冷却后得到碳包覆的Na_4-xA_xVMn_1-yB_y(PO4)₃。

采用本申请提供的正极材料的制备方法制备得到的正极材料具有较高的比容量和循环稳定性。在将该正极材料用于电池时，可在电池的长期循环使用的过程中，使其具有较高的倍率性能和循环稳定性，其有利于延长电池的使用寿命。