[发明专利]金属离子掺杂、磷酸钛铝钠包覆的钠电正极材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种金属离子掺杂磷酸钛铝钠包覆的钠电正极材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)将镍铁锰三元混合盐溶液、碱溶液、金属掺杂源溶液和氨水溶液并流加入到底液中，进行共沉淀反应，得到钠电前驱体；

(2)将步骤(1)所述的钠电前驱体、钠源、铝源、钛源、磷源和醇混合，加热并搅拌至液体蒸干，对得到的固体进行热处理，得到所述的金属离子掺杂磷酸钛铝钠包覆的钠电正极材料；

其中，所述金属掺杂源溶液中的金属掺杂元素包括钌、铱、铂和钙中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属掺杂源溶液的质量浓度为0.5g/L-5g/L；

优选地，所述金属掺杂源溶液的进料速度为0.3L/h-0.6L/h。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述三元混合盐溶液包括镍盐、铁盐和锰盐，所述三元混合盐溶液中的镍盐、铁盐和锰盐的总浓度为80g/L-120g/L；

优选地，所述三元混合盐溶液的进料速度为6L/h-10L/h；

优选地，所述碱溶液的质量浓度为28％-32％；

优选地，所述碱溶液的进料速度为2L/h-3L/h；

优选地，所述氨水溶液的浓度为10％-20％；

优选地，所述氨水溶液的进料速度为0.6L/h-1L/h。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述底液中的氨水的浓度为4g/L-8g/L；

优选地，所述底液的温度为40℃-60℃；

优选地，所述底液的pH为11.0-12.0。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述共沉淀反应在搅拌的条件下进行，所述搅拌的速率为200r/min-400r/min；

优选地，所述共沉淀反应的过程中，控制反应体系的pH为9.0-11.0；

优选地，所述共沉淀反应的过程中，反应体系的氨浓度为4g/L-8g/L；

优选地，所述共沉淀反应的温度为40℃-60℃。

6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述钠电前驱体的粒径D50为6μm-8μm。

7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述钠源、铝源、钛源和磷源的添加量满足：

以所述钠电前驱体的总质量为100％计，磷酸钛铝钠的质量为0.5wt.％-1.5wt.％。

8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述加热的温度为70℃-90℃；

优选地，步骤(2)所述热处理包括依次进行的一次热处理和二次热处理，所述一次热处理的温度为500℃-550℃，所述二次热处理的温度为600℃-700℃；

优选地，步骤(2)所述一次热处理的时间为3h-6h；

优选地，步骤(2)所述二次热处理的时间为3h-6h。

9.一种金属离子掺杂磷酸钛铝钠包覆的钠电正极材料，其特征在于，所述金属离子掺杂磷酸钛铝钠包覆的钠电正极材料通过权利要求1-8任一项所述的方法制备得到；

优选地，以所述金属离子掺杂磷酸钛铝钠包覆的钠电正极材料的总质量为100％计，钌元素的掺杂量为200-2000ppm。

10.一种钠离子电池，其特征在于，所述钠离子电池的正极中包括权利要求9所述的钠电正极材料。