[发明专利]一种钠快离子导体作为包覆层的钠电正极材料及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种钠快离子导体，其特征在于，所述钠快离子导体的化学式为：Na₄MP₂O₉；其中，M为Ti或V；

所述钠快离子导体的晶体结构为：PO₄四面体和MO₆八面体共顶点连接成一维链状结构，Na离子分布在链与链之间，并在至少3个方向自由扩散。

2.根据权利要求1所述的钠快离子导体，其特征在于，所述MO₆八面体共顶点依次连接，每1个所述PO₄四面体分别独立地与相邻2个所述MO₆八面体共用1个顶点。

3.一种如权利要求1或2所述钠快离子导体的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(1)按照化学计量比混合钛源或钒源、钠源、磷源、模板剂、有机溶剂和去离子水进行水热合成，得到Na₄MP₂O₉晶体；

(2)将步骤(1)所得Na₄MP₂O₉晶体依次经过洗涤、干燥和研磨，得到Na₄MP₂O₉钠快离子导体。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述钛源包括二氧化钛；

优选地，步骤(1)所述钒源包括三氧化二钒；

优选地，步骤(1)所述钠源包括氯化钠；

优选地，步骤(1)所述磷源包括磷酸溶液，且所述磷酸溶液的浓度为80-90wt％；

优选地，步骤(1)所述模板剂包括乙二胺、三乙胺、四乙烯五胺或五乙烯四胺中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，步骤(1)所述有机溶剂包括仲丁醇；

优选地，步骤(1)所述混合的方法包括：先将钛源或钒源、钠源加入去离子水中，再依次加入有机溶剂和模板剂，最后加入磷酸溶液并搅拌均匀；

优选地，步骤(1)所述水热合成的温度为200-210℃；

优选地，步骤(1)所述水热合成的时间为45-50h。

5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述洗涤采用去离子水进行，且洗涤至Na₄MP₂O₉晶体透亮且无杂质粘连；

优选地，步骤(2)所述洗涤和干燥之间还包括抽滤；

优选地，步骤(2)所述干燥在烘箱中进行，且烘箱的设定温度为80-120℃；

优选地，步骤(2)所述研磨直至Na₄MP₂O₉钠快离子导体满足D50≤0.1μm。

6.根据权利要求3-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(1)按照化学计量比先将二氧化钛或三氧化二钒、氯化钠加入去离子水中，再依次加入仲丁醇和模板剂，最后加入浓度为80-90wt％的磷酸溶液并搅拌均匀，在200-210℃下进行水热合成45-50h，得到Na₄MP₂O₉晶体；所述模板剂包括乙二胺、三乙胺、四乙烯五胺或五乙烯四胺中的任意一种或至少两种的组合；

(2)将步骤(1)所得Na₄MP₂O₉晶体依次经过洗涤至透亮且无杂质粘连、抽滤、在80-120℃下干燥、研磨至D50≤0.1μm，得到Na₄MP₂O₉钠快离子导体。

7.一种以权利要求1或2所述钠快离子导体作为包覆层的正极材料，其特征在于，所述正极材料为核壳结构，包括内核和包覆层；

所述内核的材质包括镍铁锰酸钠正极材料；

所述包覆层相较于内核的质量占比为0.1-0.3wt％。