[发明专利]一种钠离子正极材料及其制备方法和钠离子电池

说明书

本发明公开了一种钠离子正极材料及其制备方法和钠离子电池，涉及钠离子正极材料技术领域。该材料包括基体材料、由第一包覆剂包覆于基体材料表面形成的点状包覆层以及由第二包覆剂包覆于点状包覆层表面形成的膜状包覆层；第一包覆剂包括Li、Mg、Ti、Cu、Al、Sn、Zn、Zr、Nb、La、W、Sr、Mo、Co、Y、Si、Ta和C中的至少一种的化合物；第二包覆剂包括含B、P、Si、F的化合物及含Li、Mg、Ti、Cu、Al、Sn、V、Ca、Zn、Zr、Nb、La、W、Sb、Sr、Mo、Co、Y和Ta的氢氧化物中的至少一种。本发明有利于改善材料的界面稳定性，降低材料表面残碱，降低产气量，改善材料的循环性能。

技术领域

本发明涉及钠离子正极材料技术领域，具体而言，涉及一种钠离子正极材料及其制备方法和钠离子电池。

背景技术

在全球降低碳排放和保护环境的背景下，传统的化石能源不再成为人们的首选，而电化学储能技术因具有能量密度高、响应时间快、维护成本低等优点备受关注。锂离子电池因其高能量密度、高工作电压和长循环寿命等优势在人们的日常生活中被广泛应用，然而随着锂电池需求的不断增长，锂资源短缺及价格上涨严重制约了其发展。钠元素在海水资源中储量丰富，容易获得，且钠与锂为同族元素，具有相似的化学性质，成为锂的理想替代元素。

钠离子电池正极材料主要包括层状过渡金属氧化物、聚阴离子型化合物、普鲁士蓝类化合物、隧道型过渡金属氧化物以及有机化合物。层状氧化物因其合成简单，可逆比容量高，电压平台高，易于产业化等优点，被认为是最有发展前景的钠电池正极材料。

当前，钠电池层状氧化物正极材料存在很多问题，如：(1)材料的空气稳定性差，易与空气中H₂O和CO₂反应生成残碱。残碱过高，不仅使材料的加工性能变差，涂布面密度不稳定，而且残碱可能在高电压下分解产生气体，导致电池鼓包，加剧电池失效；(2)材料在循环过程中发生相变，晶格畸变使得Na⁺传输受阻，恶化材料的循环性能；(3)高电压下可能发生阴离子氧化还原反应，导致O^2-自身或与电解液发生电化学/化学反应，晶格畸变的同时，产生气体，恶化材料的性能。

现有技术主要通过一次包覆修饰材料的界面，进而达到改善循环性能，抑制产气的目的。一次包覆的材料界面往往具有局限性，难以抵抗长循环过程中电解液的侵蚀作用，材料的循环性能难以达到最佳状态。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钠离子正极材料及其制备方法和钠离子电池，以改善上述至少一个问题。

本发明是这样实现的：

第一方面，本发明提供一种钠离子正极材料，其包括：其包括基体材料、点状包覆层和膜状包覆层，所述点状包覆层是由第一包覆剂包覆于所述基体材料的表面形成的，所述膜状包覆层是由第二包覆剂包覆于所述点状包覆层的表面形成的；

所述第一包覆剂包括Li、Mg、Ti、Cu、Al、Sn、V、Ca、Zn、Zr、Nb、La、W、Sb、Sr、Mo、Co、Y、Si、Ta和C中的至少一种的化合物；

所述第二包覆剂包括含B、P、Si、F的化合物及含Li、Mg、Ti、Cu、Al、Sn、V、Ca、Zn、Zr、Nb、La、W、Sb、Sr、Mo、Co、Y和Ta的氢氧化物中的至少一种。

在可选的实施方式中，所述第一包覆剂与所述基体材料的摩尔比为(0.001～0.2)：1，所述第二包覆剂与一次包覆后材料的摩尔比为(0.001～0.02)：1。