[发明专利]P3结构的钠过渡金属氧化物及其制备方法和钠离子电池

权利要求书

1.一种P3结构的钠过渡金属氧化物，其特征在于，所述钠过渡金属氧化物具有如下所示的通式：

Na_xNi_aMn_bM_cO_2+d；

其中，0.9≤x≤1.1、a＞0、b＞0、c≥0、a+b+c=1、d≥0、M选自Cu、Mg、Fe、Zn、Ti、Al中的一种或几种；

其中，所述的P3结构的钠过渡金属氧化物的制备方法包括以下步骤：

将镍盐、锰盐、M盐混合后溶于水中，得到对应的混合过渡金属盐水溶液，采用共沉淀法对得到的混合过渡金属盐水溶液进行沉淀，控制pH值为7.5-8.5，得到过渡金属碳酸盐沉淀前驱体；按照摩尔比，所述镍盐、锰盐、M盐进行共沉淀反应的投料比例为0.5-1:1:0-0.1；

按照化学计量比，将含钠化合物与所述过渡金属碳酸盐沉淀前驱体进行混料、烧结处理，得到P3结构的钠过渡金属氧化物；按照摩尔比，所述含钠化合物中的钠：过渡金属碳酸盐沉淀前驱体=0.9~1.1:1；所述烧结条件为先在450~550℃中恒温烧结1~5h，再升温至700~900℃并恒温烧结10~24h。

2.如权利要求1所述的P3结构的钠过渡金属氧化物，其特征在于，所述钠过渡金属氧化物为Na_0.9Ni_0.5Mn_0.5O₂、NaNi_0.5Mn_0.5O₂、Na_1.1Ni_0.5Mn_0.5O₂、NaNi_0.5Mn_0.48Cu_0.02O₂、NaNi_0.5Mn_0.48Mg_0.01O₂中的至少一种。

3.如权利要求1~2任一项所述的P3结构的钠过渡金属氧化物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将镍盐、锰盐、M盐混合后溶于水中，得到对应的混合过渡金属盐水溶液，采用共沉淀法对得到的混合过渡金属盐水溶液进行沉淀，控制pH值为7.5-8.5，得到过渡金属碳酸盐沉淀前驱体；按照摩尔比，所述镍盐、锰盐、M盐进行共沉淀反应的投料比例为0.5-1:1:0-0.1；

按照化学计量比，将含钠化合物与所述过渡金属碳酸盐沉淀前驱体进行混料、烧结处理，得到P3结构的钠过渡金属氧化物；按照摩尔比，所述含钠化合物中的钠：过渡金属碳酸盐沉淀前驱体=0.9~1.1:1；所述烧结条件为先在450~550℃中恒温烧结1~5h，再升温至700~900℃并恒温烧结10~24h。

4.如权利要求3所述的P3结构的钠过渡金属氧化物的制备方法，其特征在于，所述共沉淀反应中需要加入沉淀剂，所述沉淀剂为1-2mol/L的碳酸钠和0.1-0.2mol/L的氨水的混合溶液。

5.如权利要求3所述的P3结构的钠过渡金属氧化物的制备方法，其特征在于，所述镍盐选自硫酸镍、乙酸镍、硝酸镍中的至少一种；所述锰盐选自硫酸锰、乙酸锰、硝酸锰中的至少一种；所述含钠化合物为氢氧化钠、碳酸钠、乙酸钠中的至少一种。

6.一种钠离子电池，包括正极活性材料，其特征在于，所述正极活性材料包含权利要求1~2任一项所述的P3结构的钠过渡金属氧化物或者包含权利要求3~5任一项所述的P3结构的钠过渡金属氧化物的制备方法制备得到的P3结构的钠过渡金属氧化物。

7.如权利要求6所述的钠离子电池，其特征在于，所述正极活性材料中还含有P2相过渡金属氧化物、O3相过渡金属氧化物中的至少一种。