[发明专利]一种钠离子电池正极材料、制备方法、电池及用电设备

说明书

本申请公开了一种钠离子电池正极材料、制备方法、电池及用电设备。本申请的正极材料包括Na₄Fe_3‑xM_x(PO₄)₂P₂O₇/C，其中，0.05≤X≤1.0；C在正极材料中的质量百分数为：1％‑10％，M元素选自Mn、Ni、Co、Al和Ti中的一种或多种，所述正极材料的D_V50为2～16μm。本申请的制备方法包括：配置第一溶液：第一溶液包括碳源；配置第二溶液：第二溶液包括M元素；配置第三溶液：第三溶液包括钠源和铁源；将配置的第一溶液、第二溶液和第三溶液进行喷雾干燥得到前驱体，将前驱体进行烧结，得到正极材料。本申请的钠离子电池正极材料通过碳包覆Na₄Fe_3‑xM_x(PO₄)₂P₂O₇，并且优化了正极材料的粒径分布，增加了正极材料的循环性能。

技术领域

本申请涉及电池技术领域，具体涉及一种钠离子电池正极材料、制备方法、电池及用电设备。

背景技术

聚阴离子型化合物具有较高的电极电势，坚固的结构框架，良好的热稳定性以及快速的钠离子脱嵌动力学而受到广泛关注。基于Fe²⁺/Fe³⁺的氧化还原，钠铁基聚阴离子化合物在充放电过程中涉及一个以上的电子转移，使得钠铁基聚阴离子化合物通常具有较高的工作电压和放电比容量以及更高的能量密度。尤其是钠铁基焦磷酸盐材料，该材料结构中存在三维的钠离子扩散通道，具有优异的电极动力学。如层状Na₃Fe₂(P₂O₇)PO₄具有二维钠离子迁移通道、理论比容量较高、氧化还原反应时的较小结构变化、较高的安全性和较高的工作电压等优势，这些优异的性能使其作为钠离子电池正极材料具有很大的发展潜力。然而，Na₃Fe₂(P₂O₇)PO₄材料的电子导电率低，严重限制了其电化学性能。已有的改性报道中，碳包覆结合颗粒纳米化是提高Na₃Fe₂(P₂O₇)PO₄电化学性能比较简单有效的方法，但是碳包覆Na₃Fe₂(P₂O₇)PO₄用于提高材料的导电性，而材料的容量以及平均电压比较低，单纯的碳包覆并不能提高材料的容量，且不能提高材料的平均电压。

发明内容

本申请的目的在于提供一种钠离子电池正极材料、制备方法、电池及用电设备。本申请的钠离子电池正极材料通过碳包覆Na₄Fe_3-xM_x(PO₄)₂P₂O₇，并且优化了正极材料的粒径分布，增加了正极材料的循环性能。

本申请实施例提供一种钠离子电池正极材料，所述正极材料包括Na₄Fe_3-xM_x(PO₄)₂P₂O₇/C，其中，0.05≤X≤1.0；所述C在所述正极材料中的质量百分数为：1-10％，M元素选自Mn、Ni、Co、Al和Ti中的一种或多种，所述正极材料的D_V50为2～16μm。

在一些实施例中，所述M元素为梯度分布。

在一些实施例中，所述C呈梯度分布。

在一些实施例中，制备所述正极材料的前驱体为铁源/钠源/金属盐/碳源的混合物，