[发明专利]改性钠离子电池正极材料及制备方法和电池

说明书

本发明实施例涉及一种改性钠离子电池正极材料及制备方法和电池，改性钠离子电池正极材料具体包括：表面包覆有Na_aM2_bV_c(PO₄)_dF_e纳米颗粒或Na_aM2_bV_c(PO₄)_dF_e复合物的O3相正极材料Na_xCu_yFe_zMn_iM1_{1‑y‑z‑i}O₂；O3相正极材料Na_xCu_yFe_zMn_iM1_{1‑y‑z‑i}O₂中M1为对过渡金属位进行掺杂取代的元素，包括Li，Ni，Mg，Al，Cr，Ti，Mo，Nb，V中的一种或多种元素组合；0.5＜x≤1，0＜y≤0.3，0＜z≤0.5，0＜i≤0.5，1‑y‑z‑i≥0；x,y,z,i的取值满足化学式的电荷平衡；Na_aM2_bV_c(PO₄)_dF_e中，M2为O，Ti，Fe，Mn中的一种或多种元素组合；a≥1，b≥0，c≥0，d≥1，e≥0；a,b,c,d,e的取值满足化学式的电荷平衡；在改性钠离子电池正极材料中，Na_aM2_bV_c(PO₄)_dF_e纳米颗粒或Na_aM2_bV_c(PO₄)_dF_e复合物与O3相正极材料Na_xCu_yFe_zMn_iM1_{1‑y‑z‑i}O₂的质量比为1：0.001‑1：0.05。

技术领域

本发明涉及电池材料技术领域，尤其涉及一种改性钠离子电池正极材料及制备方法和电池。

背景技术

钠离子电池因其成本优势而在储能领域有着广泛的应用前景，其工作原理与锂离子电池类似，利用钠离子在正负极之间可逆的嵌入脱出来实现能量的存储与释放。

目前用于钠离子电池的正极材料主要有过渡金属氧化物体系，聚阴离子化合物(磷酸盐体系，氟磷酸盐体系，NASICON结构)及普鲁士蓝体系三大类。其中，具有高比容量的过渡金属氧化物正极材料引起了人们的广泛关注和研究。但是这类材料随着充放电次数的增加，由于其表面较高的活性及较差的结构稳定性而造成的电化学性能衰减的问题也越来越严重。

现有的改善方法如对材料表面进行包覆，虽在一定程度缓解了上述问题，但是增加包覆量又会降低材料的首次充放电容量。例如Hwang等人使用氧化物Al₂O₃包覆Na[Ni_0.6Co_0.2Mn_0.2]O₂，虽提高了材料的循环稳定性能，但同时也降低了材料的首次充放电比容量(J.Mater.Chem.A,2017,5,23671–23680)。采用钠快离子导体包覆，正极材料和包复材料混合后需要二次焙烧，操作复杂。此外业内还有采用湿法包覆的方法，但并不适用于一些对水敏感性的正极材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种改性钠离子电池正极材料及制备方法和电池，通过将包覆材料和O3相正极材料共混，通过机械球磨的方法实现较小颗粒的包覆材料均匀地包覆在较大颗粒的O3相正极材料表面，从而减少电解质与O3相正极材料的接触面积，减少电极材料之间的副反应；并且所选用的包覆材料自身可提供容量并且结构稳定，可以维持正极材料的结构稳定性，从而提高电池的循环稳定性能。