[发明专利]一种层状钠离子电池正极材料及其制备方法与钠离子电池

说明书

本发明涉及一种层状钠离子电池正极材料及其制备方法与钠离子电池，属于钠离子电池技术领域，用以解决现有技术中配钠量高的正极材料残碱量高，进而影响钠离子电池的容量等性能的问题。本发明的正极材料中各元素采用特定的配比，提高了配钠量，提升了材料的活性钠的比例，进而得到的钠离子电池具有较高的容量，且本发明的材料可以使得残碱量保持在合理范围之内，在本发明的较高的配钠量下电池的一致性和稳定性都较好。

技术领域

本发明涉及钠离子电池技术领域，尤其涉及一种层状钠离子电池正极材料及其制备方法与钠离子电池。

背景技术

钠离子电池的能量密度相对较低，尽管层状氧化物正极材料有着较高的理论容量，但其可发挥容量有限，在产品定型的基础上引入其它元素的可操作性不强，进行比例调整又涉及后续整套新品开发流程，更高电压下电解液难以适配等。因此，寻找能在现有工艺上在现有电压范围内实现容量提升的手段尤为重要。

现有的提容手段主要有现有元素的在更高电压下进行元素掺杂改善结构、比例调整和尝试新材料等。但是，在更高电压下当前电解液体系难以适配，且元素掺杂改善需要引入其它元素，在已有产线难以操作；进行比例调整后，材料的各项性能需要重新评估，后续体系开发要全部推翻重来，耗时耗力；新材料的开发较困难，生产工艺也难以兼顾。

配钠量过高会导致材料碱性较高，残碱量高导致电芯浆料易凝胶、电芯充放电过程中易产气，甚至高镍材料需要通过水洗、多层包覆和多元素掺杂来降低残碱量。但是，材料理论容量和Na的摩尔比有直接的线性关系，配钠量的多少对材料的容量发挥情况多少有一定影响，并且在较高的配钠量下材料的一致性和稳定性都能够有一定提高。因此，在提升配钠量的基础上，进一步寻找能够使残碱量保持在合理范围的特定材料。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种层状钠离子电池正极材料及其制备方法与钠离子电池，用以解决现有技术中配钠量高的正极材料残碱量高，进而影响钠离子电池的容量等性能。

一方面，本发明提供了一种层状钠离子电池正极材料，所述的正极材料的通式为Na_x2Cu_y2Mn_z2Li_s2Ni_t2Fe_u2M_a2O_2+nδ；

其中，0.9＜x2≤0.98，0.05≤y2≤0.20，0.32≤z2≤0.40，0.01≤s2≤0.07，0.08≤t2≤0.22，0.33≤u2≤0.40，0≤a2≤0.05，0.34(y2+z2+t2+u2)＜u2/x2＜0.51(y2+z2+t2+u2)，x2+2y2+3z2+3u2+2a2+s2+2t2＜4＜x2+2y2+4z2+3u2+4a2+s2+3t2，y2+z2+a2+s2+t2+u2＝1，0＜n≤0.05，-1≤δ≤3；

所述M为Mg、Ca、B、Al、Li、K、Ag、Zr、Ti、W、Mo、Cr、Sr、Y、Cd、Sn、Sb、Ce的一种或几种。

进一步的，所述的正极材料的通式为Na_x2Cu_y2Mn_z2Li_s2Ni_t2Fe_u2(M_a21M_a22)O_2+nδ，M_a21和M_a22中M代表的元素不同，0.9＜x2≤0.98，0.05≤y2≤0.20，0.32≤z2≤0.40，0.01≤s2≤0.07，0.08≤t2≤0.22，0.33≤u2≤0.40，0≤a21+a22≤0.05，x2+2y2+3z2+3u2+2(a21+a22)+s2+2t2＜4＜x2+2y2+4z2+3u2+4(a21+a22)+s2+3t2，y2+z2+(a21+a22)+s2+t2+u2＝1，0＜n≤0.05，-1≤δ≤3。