[发明专利]一种复合多元钠离子电池正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种复合多元钠离子电池正极材料及其制备方法，涉及钠电池正极材料技术领域，包括具有如下化学通式的组分：Na_xMn_aNi_bFe_cM_dO_2‑zN_z，0.67≤x≤0.9，0＜z≤0.05，a+b+c+d=1，M代表Ti、Mg、Co、Cu中的至少一种元素与Ag、Sr、Ga、稀土元素的复合；N代表F、B、P的复合。本发明公开的复合多元钠离子电池正极材料存储稳定性好、循环性能和电化学性能佳、充放电比容量和效率高。

技术领域

本发明涉及钠离子电池电极材料技术领域，尤其涉及一种复合多元钠离子电池正极材料及其制备方法。

背景技术

钠离子电池因其富钠的含量和与商用锂离子电池相似的工作原理，在大规模储能方面一直受到关注，被广泛认为是锂离子电池的有效替代或补充。在钠离子电池中，正极材料是钠电池的重要组成部分，其在提高电化学性能，改善能量密度，降低整个电池的成本方面起着决定性的作用。开发低成本、高性能的正极材料是推进钠离子电池产业化的关键之一。

钠离子正极材料主要包括过渡金属氧化物、聚阴离子及其他材料（普鲁士蓝、有机分子和聚合物等）。由于过渡金属氧化物具有高能量密度，高放电电压以及高的可逆循环性能等优良性能受到学术界的广泛研究。然而，现有的过渡金属氧化物类正极材料由于自身的结构特性以及不稳定性导致了其比容量低、循环效率低、导电性差等一系列问题。除此之外，市面上的过渡金属氧化物在空气中储存性差以及在电解液中容易发生严重界面副反应等缺点，使得其在长循环和大电流充放电过程中容量衰减严重，即循环性能和倍率性能难以满足商业应用的要求。

为了解决上述问题，申请公布号为CN115692684A的中国发明专利公开了一种多元复合正极材料及其制备方法、电池。用于解决相关技术中钠离子电池正极材料存储稳定性和循环性能差的问题。一种多元复合正极材料，该多元复合正极材料的化学式为Na_xNi_yFe_zMn_uBi_vCs_wO₂；其中，0.6≤x≤1.0，0y≤0.8，0z≤0.8，0u≤0.8，0≤v≤0.2，0≤w≤0.2，且v和w不同时为0。该钠离子电池正极材料的容量和循环稳定性均有所改善，然而，这些性能仍然有一定的提升空间。

可见，开发存储稳定性好、循环性能和电化学性能佳、充放电比容量和效率高的复合多元钠离子电池正极材料及其制备方法符合市场需求，具有较高的市场价值和应用前景，对促进钠离子电池正极材料的发展具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的主要目的在于解决上述技术问题，提供一种存储稳定性好、循环性能和电化学性能佳、充放电比容量和效率高的复合多元钠离子电池正极材料及其制备方法。

为达到以上目的，本发明提供一种复合多元钠离子电池正极材料，包括具有如下化学通式的组分：Na_xMn_aNi_bFe_cM_dO_2-zN_z，0.67≤x≤0.9，0＜z≤0.05，a+b+c+d=1，M代表Ti、Mg、Co、Cu中的至少一种元素与Ag、Sr、Ga、稀土元素的复合；N代表F、B、P的复合。

优选的，所述稀土元素为Pr、Nd、Gd按摩尔比(2-3):(1-2):(0.8-1.2)的复合。

优选的，所述x=0.7，所述a:b:c=0.6:0.2:(0.12-0.15)。

本发明的另一个目的，在于提供一种所述复合多元钠离子电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤S1、以铁源、钠源、锰源、镍源、M源和N源为原料按设定的配比进行配料，并混合均匀得到混合物；