[发明专利]正极材料、正极片和钠离子电池

说明书

本申请涉及电池技术领域，具体涉及正极材料、正极片和钠离子电池。该正极材料具有核壳结构，包括内核和壳层，内核包括如下化学式所示的镍基氧化物：Nasubgt;x/subgt;Nisubgt;a/subgt;Fesubgt;b/subgt;Mnsubgt;c/subgt;(Msubgt;1/subgt;)subgt;d/subgt;Osubgt;2/subgt;；其中，0.7≤x≤1.0，0＜a＜1，0＜b＜1，0＜c＜1，0≤d＜0.1；壳层包括Na、Cu、Fe、Mn、O元素。本发明正极材料可以在实现改善镍基氧化物稳定性的同时，保证了高的储钠容量，有利于构建高能量密度钠离子电池。

技术领域

本申请涉及电池技术领域，具体涉及正极材料、正极片和钠离子电池。

背景技术

钠离子电池因具有较高的安全性、钠资源丰富、成本低等特点，且近年来在产业化应用上取得了较大的突破，具有广泛的应用前景。钠离子电池工作原理与锂离子电池类似，主要是利用钠离子在正负极之间的来回脱嵌以实现能量的储存与释放。

目前，在正极材料端，有三大类材料可作为钠离子电池的正极材料，分别为过渡金属氧化物、聚阴离子化合物和普鲁士蓝类似物。其中，过渡金属氧化物具有高的理论比容量和与锂电三元材料类似的制造工艺而得到的广泛关注和研究。与锂离子电池三元正极类似，钠基层状氧化物具有较强的碱性，且由于钠盐比锂盐的碱性更强，极易受到水分影响而生产副产物，影响材料性能。另外，由于材料碱性较强，在配制浆料过程中容易与粘结剂产生化学反应，导致浆料快速凝胶化，难以实行涂布等后续工艺，影响电池生产。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了正极材料、正极片和钠离子电池。该正极材料可以在实现改善镍基氧化物稳定性的同时，保证了高的储钠容量，有利于构建高能量密度钠离子电池。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种正极材料，该正极材料具有核壳结构，包括内核和壳层，所述内核包括如式I所示的镍基氧化物：

Na_xNi_aFe_bMn_c(M₁)_dO₂式I

其中，0.7≤x≤1.0，0＜a＜1，0＜b＜1，0＜c＜1，0≤d＜0.1；M₁选自Li、Mg、Zn、Co、Ca、Ba、Sr、Al、B、Cr、V、Zr、Ti、Sn、Mo、Ru、Si、Sb、Nb、Te中的一种或多种；

壳层包括Na、Cu、Fe、Mn、O元素。

作为优选，壳层包括如式II所示的铜基氧化物：

Na_yCu_iFe_jMn_k(M₂)_lO₂式II

其中，0.6≤y≤1.0，0＜i＜1，0＜j＜1，0＜k＜1，0≤l＜0.1；M₂独立地选自Li、Mg、Zn、Co、Ca、Ba、Sr、Al、B、Cr、V、Zr、Ti、Sn、Mo、Ru、Si、Sb、Nb、Te中的一种或多种。

在本发明提供的正极材料具有核壳结构，内核为镍基氧化物，壳层为铜基氧化物，通过铜基氧化物包覆层的设置，一方面可以利用铜基氧化物在空气和水分环境中稳定的特性，提高镍基氧化物的环境稳定性，该优势表现在性能测试中浆料稳定性的提升；另一方面铜基氧化物也具备储钠的能力，且其储钠电位较高，可以在实现改善镍基氧化物的稳定性的同时，保证了高的储钠容量和电位，有利于构建高能量密度钠离子电池。