[发明专利]一种复合包覆型钠离子电池正极材料

说明书

本发明涉及一种复合包覆型钠离子电池正极材料，所述复合包覆型钠离子电池正极材料包括层状材料Na_pNi_xMn_yM_1‑x‑yO_2‑zF_z以及包覆在层状材料Na_pNi_xMn_yM_1‑x‑yO_2‑zF_z表面的复合包覆层，其中M是掺杂元素，M的化合价为N，且+2＜N＜+4；0.6＜p＜1.05，0.3≤x≤0.8，0.1≤y≤0.6，0＜z≤0.1。层状材料Na_pNi_xMn_yM_1‑x‑yO_2‑zF_z表面的复合包覆层由B₂O₃、碳、Al₂O₃、ZrO₂组成。

技术领域

本发明属于钠离子电池正极材料技术领域，尤其涉及一种复合包覆型钠离子电池正极材料。

背景技术

随着人类社会的快速发展，传统能源被不断的消耗，一方面会引发能源危机，更重要的是对环境造成了严重的伤害，如温室效应和大气雾霾问题。越来越多的国家开始大力发展可再生的清洁能源，如风能、太阳能，地热能等，但其间歇性、不稳定性等特点制约了其发展，而电化学储能则可以高效的将电能转化成化学能进行储存，并可以再次转化成电能进行输出。因此，作为储能系统中的关键零部件一具有高容量、高效率的锂离子电池引起了人们广泛的关注与研究，但是，锂在地壳中的含量只有0.0065％，且有70％分布在南美洲，受到了资源和地域的限制，并且随着新能源汽车的蓬勃发展，势必会引起锂价的大幅波动，如从2021年3月至2022年3月，碳酸锂价格由87000元涨至480000元，涨幅高达450％，已严重影响了锂离子电池的健康发展。因此，不受资源限制、高安全性与高循环稳定性的钠离子电池再次引起了人们的广泛关注与研究。

目前钠离子电池的正极材料主要有聚阴离子化合物、普鲁士蓝类化合物和层状氧化物，其中，层状氧化物由于其较高的比容量以及近似于锂离子电池正极材料的结构而最受关注。通常，层状氧化物正极材料中包含Mn和Ni，然而在电池在充放电过程中，处于高氧化价态的Ni会与电解液发生副反应，破坏电解液的功能；Mn会发生歧化反应，造成Mn溶出，这两种因素叠加在一起会加速电池失效。因此，需要对层状氧化物正极材料进行表面包覆，提升材料表面的稳定性能。

当前对层状氧化物钠离子电池正极材料进行表面包覆，采用的包覆层主要是金属氧化物(氧化铝、氧化锆、氧化钛、氧化硼等)。然而，由于金属氧化物的电子导电性较差，因此，对层状氧化物钠离子电池正极材料采用金属氧化物包覆后，影响了材料电性能的有效发挥。

发明内容

基于上述问题，本发明提供一种既能有效抑制层状氧化物钠离子电池正极材料与电解液之间的副反应及材料中锰溶出，又能保证良好导电性能的复合包覆型钠离子电池正极材料。

具体地，本发明提供的一种复合包覆型钠离子电池正极材料包括层状材料Na_pNi_xMn_yM_1-x-yO_2-zF_z以及包覆在层状材料Na_pNi_xMn_yM_1-x-yO_2-zF_z表面的复合包覆层，其中M是掺杂元素，由式∑W_iB_i表示，i是大于0的自然数，B_i是除Ni、Mn之外的元素，W_i是元素B_i在总掺杂剂组合中的占比，使得∑W_i＝1，M的化合价为N，且+2＜N＜+4；0.6＜p＜1.05，0.3≤x≤0.8，0.1≤y≤0.6，0＜z≤0.1。