[发明专利]一种三元钠离子电池正极材料、其制备方法以及钠离子电池

说明书

本发明提供了一种三元钠离子电池正极材料、其制备方法以及钠离子电池。所述三元钠离子电池正极材料化学式为：Na_0.67[Ni_0.167Co_0.167Mn_0.67]_1‑xTi_xO₂，其中，0＜x＜1，所述三元钠离子电池正极材料为球形颗粒，所述三元钠离子电池正极材料具有层状结构。所述制备方法包括：1)将含有二价镍盐、二价钴盐和二价锰盐的盐溶液与碱溶液混合，进行共沉淀反应，固液分离得到镍钴锰的碳酸盐；2)预烧镍钴锰的碳酸盐，得到三元镍钴锰氧化物；3)将三元镍钴锰氧化物、钠源和钛源混合，煅烧，得到所述三元钠离子电池正极材料。所述三元钠离子电池正极材料具有良好的循环稳定性以及放电电压平台。

技术领域

本发明属于能源材料技术领域，具体涉及一种三元钠离子电池正极材料、其制备方法以及钠离子电池。

背景技术

锂离子电池被广泛应用于便携设备、电动汽车以及航空航天等储能领域。随着其大规模商业化以及其较少的资源储量，能源匮乏问题现已日趋严重，如何开发新型可再生清洁能源与储能器件成为了近年来的研究重点。近年来，钠离子电池由于其资源丰富、原材料价格低廉等优势备受关注，并且由于钠和锂属于同族元素，化学性质相似，因此钠离子电池有望取代传统锂离子电池而被广泛应用于大规模储能领域。

近年来涌现出大量关于钠离子电池正极材料的报道，包括聚阴离子型正极材料、普鲁士蓝正极材料及层状正极材料。其中层状材料具有结构稳定、其结构适合钠离子进行脱嵌等有点，近年来得到了广泛的研究。从最初的一元层状材料Na_xMnO₂、NaCrO₂、NaNiO₂等，到二元层状材料NaNi_0.33Mn_0.67O₂、NaFe_0.5Mn_0.5O₂等，再到三元层状材料Na_xNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂等，钠离子电池正极材料的性能经过十几年的发展，得到了明显的提升。

然而，层状钠离子电池正极材料在获得性能提升的同时，其较差的循环稳定性成为了限制其大规模应用的瓶颈问题，近年来也出现了许多针对其循环性能差的改性手段，包括表面包覆、过渡金属掺杂等。

CN107697898A公开了一种NASICON结构水系钠离子电池用正极材料及其合成方法，该材料的化学通式为A_mTi_2-nM_n(PO₄)_3-δN_δ；A为碱金属元素，具体为Li⁺、Na⁺、K⁺中的一种；M为掺杂元素，具体包括Fe²⁺、Cr²⁺、V²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Mn²⁺中的一种或多种；N为取代阴离子，具体包括F^-、P₂O₇^4-中的一种；a，b，δ满足关系：am+4(2-n)+bn＝3(3-δ)+cδ，其中m＞0，1≤n≤1.5，a、b、c分别为A、M、N的化合价。