本發(fā)明涉及鈉離子電池，尤其涉及一種長循環(huán)鈉離子電池正極材料及其制備方法和應(yīng)用、鈉離子電池。

背景技術(shù)：

1、鈉離子電池在成本、低溫性能和安全性方面的優(yōu)勢使在低速電動(dòng)車領(lǐng)域受到越來越多的關(guān)注。但是，傳統(tǒng)鈉離子電池循環(huán)性能差于成熟的鋰離子電池，正極嵌入脫嵌過程中較大的體積變化和劇烈相變以及電解液副反應(yīng)對正極材料的破壞是循環(huán)性能衰減的主要原因之一。因此，迫切需要開發(fā)一款循環(huán)性能優(yōu)異的鈉離子電池正極材料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種長循環(huán)鈉離子電池正極材料及其制備方法和應(yīng)用、鈉離子電池，以解決或至少部分解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種長循環(huán)鈉離子電池正極材料，包括內(nèi)核以及包覆于所述內(nèi)核表面的包覆層；

3、所述內(nèi)核的化學(xué)式為：naxaybzcu0.1fe0.3c0.1mn0.3d0.1o2；

4、其中，a為li、k中的至少一種；b為ni、mg、ca、zn中的至少一種；c為al、y中的至少一種；d為ti、zr中的至少一種；0.7≤x≤0.9，0.01≤y≤0.1，z＝((0.96～1)-x-y)×0.5；

5、所述包覆層由naf、tio2和nah2po4復(fù)合組成。

6、優(yōu)選的，所述tio2、naf和nah2po4的摩爾比為1:(2～2.5):(1～1.5)；

7、和/或，所述包覆層的質(zhì)量為內(nèi)核質(zhì)量的0.1％～1％。

8、優(yōu)選的，內(nèi)核的化學(xué)式為na0.8li0.05mg0.025ni0.05cu0.1fe0.3al0.1mn0.3ti0.1o2、na0.9li0.01mg0.035cu0.1fe0.3al0.1mn0.3zr0.1o2、na0.7k0.1mg0.04ni0.04cu0.1fe0.3y0.1mn0.3ti0.1o2中的任一種。

9、第二方面，本發(fā)明的長循環(huán)鈉離子電池正極材料的制備方法，包括以下步驟：

10、將鈉源、含a的化合物、含b的化合物、cu源、fe源、含c的化合物、mn源、含d的化合物混合得到第一前驅(qū)體；

11、將第一前驅(qū)體進(jìn)行煅燒，得到煅燒物；

12、將naf、tio2和nah2po4混合后得到包覆層原料，向包覆層原料中加入煅燒物，繼續(xù)混合，得到第二前驅(qū)體；

13、將第二前驅(qū)體進(jìn)行煅燒，即得長循環(huán)鈉離子電池正極材料。

14、優(yōu)選的，將第一前驅(qū)體進(jìn)行煅燒，得到煅燒物的步驟中，煅燒溫度為800～1000℃、煅燒時(shí)間為10～20h。

15、優(yōu)選的，將第二前驅(qū)體進(jìn)行煅燒的步驟中，煅燒溫度為250～400℃、煅燒時(shí)間為2～5h。

16、優(yōu)選的，將naf、tio2和nah2po4混合后得到包覆層原料，向包覆層原料中加入煅燒物，繼續(xù)混合，得到第二前驅(qū)體的步驟中，tio2、naf和nah2po4的摩爾比為1:(2～2.5):(1～1.5)，包覆層原料與煅燒物的質(zhì)量比為(0.1～1):100。

17、優(yōu)選的，所述鈉源包括碳酸鈉、碳酸氫鈉、乙酸鈉、草酸鈉中的至少一種；

18、和/或，所述cu源包括碳酸銅、硝酸銅、草酸銅、乙酸銅、氧化銅中的至少一種；

19、和/或，所述fe源包括三氧化二鐵、硝酸鐵、草酸鐵、乙酸鐵中的至少一種；

20、和/或，所述mn源包括四氧化三錳、硝酸錳、草酸錳、乙酸錳中的至少一種；

21、和/或，所述含a化合物包括含a的碳酸鹽、硝酸鹽、草酸鹽、乙酸鹽、氧化物中的至少一種；

22、和/或，所述含b化合物包括含b的碳酸鹽、硝酸鹽、草酸鹽、乙酸鹽、氧化物中的至少一種；

23、和/或，所述含c化合物包括含c的碳酸鹽、硝酸鹽、草酸鹽、乙酸鹽、氧化物中的至少一種；

24、和/或，所述含d化合物包括含d的碳酸鹽、硝酸鹽、草酸鹽、乙酸鹽、氧化物中的至少一種。

25、第三方面，本發(fā)明還提供了一種所述的長循環(huán)鈉離子電池正極材料或所述的制備方法制備得到的長循環(huán)鈉離子電池正極材料在制備鈉離子電池中的應(yīng)用。

26、第四方面，本發(fā)明還提供了一種鈉離子電池，包括正極，所述正極包括所述的長循環(huán)鈉離子電池正極材料或所述的制備方法制備得到的長循環(huán)鈉離子電池正極材料。

27、本發(fā)明的長循環(huán)鈉離子電池正極材料及其制備方法和應(yīng)用、鈉離子電池，相對于現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果：

28、本發(fā)明的長循環(huán)鈉離子電池正極材料，包括內(nèi)核以及包覆于內(nèi)核表面的包覆層，內(nèi)核與包覆層形成核殼結(jié)構(gòu)，通過復(fù)合包覆層與內(nèi)核在充電過程中相互作用，在表層形成一層保護(hù)層，減少電解液副反應(yīng)對正極材料的破壞，另外通過體相元素價(jià)態(tài)調(diào)控和設(shè)計(jì)，減少了正極材料在充放電過程中元素溶出和體積變化，綜合以上因素使得正極材料循環(huán)性能得到顯著提升。

技術(shù)特征：

1.一種長循環(huán)鈉離子電池正極材料，其特征在于，包括內(nèi)核以及包覆于所述內(nèi)核表面的包覆層；

2.如權(quán)利要求1所述的長循環(huán)鈉離子電池正極材料，其特征在于，所述tio2、naf和nah2po4的摩爾比為1:(2～2.5):(1～1.5)；

3.如權(quán)利要求1所述的長循環(huán)鈉離子電池正極材料，其特征在于，所述內(nèi)核的化學(xué)式為na0.8li0.05mg0.025ni0.05cu0.1fe0.3al0.1mn0.3ti0.1o2、na0.9li0.01mg0.035cu0.1fe0.3al0.1mn0.3zr0.1o2、na0.7k0.1mg0.04ni0.04cu0.1fe0.3y0.1mn0.3ti0.1o2中的任一種。

4.一種如權(quán)利要求1～3任一所述的長循環(huán)鈉離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

5.如權(quán)利要求4所述的長循環(huán)鈉離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，將第一前驅(qū)體進(jìn)行煅燒，得到煅燒物的步驟中，煅燒溫度為800～1000℃、煅燒時(shí)間為10～20h。

6.如權(quán)利要求4所述的長循環(huán)鈉離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，將第二前驅(qū)體進(jìn)行煅燒的步驟中，煅燒溫度為250～400℃、煅燒時(shí)間為2～5h。

7.如權(quán)利要求4所述的長循環(huán)鈉離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，將naf、tio2和nah2po4混合后得到包覆層原料，向包覆層原料中加入煅燒物，繼續(xù)混合，得到第二前驅(qū)體的步驟中，tio2、naf和nah2po4的摩爾比為1:(2～2.5):(1～1.5)，包覆層原料與煅燒物的質(zhì)量比為(0.1～1):100。

8.如權(quán)利要求4所述的長循環(huán)鈉離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，所述鈉源包括碳酸鈉、碳酸氫鈉、乙酸鈉、草酸鈉中的至少一種；

9.一種如權(quán)利要求1～3任一所述的長循環(huán)鈉離子電池正極材料或權(quán)利要求4～8任一所述的制備方法制備得到的長循環(huán)鈉離子電池正極材料在制備鈉離子電池中的應(yīng)用。

10.一種鈉離子電池，其特征在于，包括正極，所述正極包括權(quán)利要求1～3任一所述的長循環(huán)鈉離子電池正極材料或權(quán)利要求4～8任一所述的制備方法制備得到的長循環(huán)鈉離子電池正極材料。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種長循環(huán)鈉離子電池正極材料及其制備方法和應(yīng)用、鈉離子電池。本發(fā)明的長循環(huán)鈉離子電池正極材料，包括內(nèi)核以及包覆于內(nèi)核表面的包覆層；內(nèi)核的化學(xué)式為：Na<subgt;x</subgt;A<subgt;y</subgt;B<subgt;z</subgt;Cu<subgt;0.1</subgt;Fe<subgt;0.3</subgt;C<subgt;0.1</subgt;Mn<subgt;0.3</subgt;D<subgt;0.1</subgt;O<subgt;2</subgt;；包覆層由NaF、TiO<subgt;2</subgt;和NaH<subgt;2</subgt;PO<subgt;4</subgt;復(fù)合組成；本發(fā)明的長循環(huán)鈉離子電池正極材料，內(nèi)核與包覆層形成核殼結(jié)構(gòu)，通過復(fù)合包覆層與內(nèi)核在充電過程中相互作用，在表層形成一層保護(hù)層，減少電解液副反應(yīng)對正極材料的破壞，另外通過體相元素價(jià)態(tài)調(diào)控和設(shè)計(jì)，減少了正極材料在充放電過程中元素溶出和體積變化，綜合以上因素使得正極材料循環(huán)性能得到顯著提升。

技術(shù)研發(fā)人員：沈銳,馬瑩,馬興立,許桂練,林琪
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳市晟鈉新能源科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15