本發(fā)明屬于鈉離子電池材料，具體涉及鈉離子電池正極材料的包覆改性。

背景技術(shù)：

1、與鋰資源相比，地殼中鈉資源儲量豐富，價格便宜，而且分布廣泛，鈉離子電池被認(rèn)為是新一代的儲能技術(shù)。從現(xiàn)有鈉離子電池正極材料來看，層狀氧化物是研究較早的儲鈉正極材料，具有相對較好的循環(huán)性能、較高的理論比容量，且價格低廉。但鈉離子的半徑和相對分子量較大，極大地限制了其快速充放電能力。同時，在儲鈉過程中，半徑較大的鈉離子容易導(dǎo)致材料的結(jié)構(gòu)坍塌，大大降低電池的循環(huán)穩(wěn)定性。并且鈉的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢低于鋰且na+比重比li+大，也使得鈉離子電池的工作電壓和能量密度相對較低。鈉離子電池層狀氧化物材料在反應(yīng)過程中易發(fā)生相變，隨著鈉離子的脫嵌，結(jié)構(gòu)易發(fā)生局部坍塌，容量急速衰減嚴(yán)重影響其實際應(yīng)用。目前研究表明在正極材料表面進行包覆改性可以有效改善層狀氧化物材料循環(huán)過程中容量衰減的問題，大大提升材料實際應(yīng)用價值。對正極材料表面進行包覆改性，包覆材料是重點。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的是提供一種包覆改性的鈉離子電池層狀氧化物正極材料及其制備方法。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下具體的技術(shù)方案。

3、第一方面，本發(fā)明提供一種包覆改性的鈉離子電池層狀氧化物正極材料，包括正極材料基體以及位于正極材料基體至少部分表面的包覆層；所述正極材料基體為o3型層狀氧化物正極材料nanixfe1-x-ymnyo2，0＜x＜0.5，0.5＜y＜1；所述包覆層材料為na3ca2tao6。

4、第二方面，本發(fā)明提供上述包覆改性的鈉離子電池層狀氧化物正極材料的制備方法，包括：將正極材料基體和包覆層材料混合后燒結(jié)，即得。

5、基于同樣的發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明提供一種鈉離子電池，包括前述包覆改性的鈉離子電池層狀氧化物正極材料。

6、本發(fā)明上述一個或多個技術(shù)方案能至少實現(xiàn)以下有益效果之一：

7、在o3型層狀氧化物正極材料表面包覆na3ca2tao6，能夠抑制循環(huán)過程中鈉離子轉(zhuǎn)移過程的結(jié)構(gòu)變化，同時抑制電解液的侵蝕，減緩核心材料的相轉(zhuǎn)變速度，抑制材料表面阻抗的增加。宏觀上表現(xiàn)為，應(yīng)用本發(fā)明包覆改性的正極材料的鈉離子電池的循環(huán)性能得到顯著提升。

8、本發(fā)明制備包覆改性的鈉離子電池正極材料的方法簡單，易操作，具備極大的工業(yè)化應(yīng)用前景。

技術(shù)特征：

1.一種包覆改性的鈉離子電池層狀氧化物正極材料，其特征在于，包括正極材料基體以及位于正極材料基體至少部分表面的包覆層；所述正極材料基體為o3型層狀氧化物正極材料nanixfe1-x-ymnyo2，0＜x＜0.5，0.5＜y＜1；所述包覆層的材料為na3ca2tao6。

2.如權(quán)利要求1所述的包覆改性的鈉離子電池層狀氧化物正極材料，其特征在于，所述包覆層材料和正極材料基體的質(zhì)量百分比為0.5%~5%：1。

3.如權(quán)利要求1或2所述的包覆改性的鈉離子電池層狀氧化物正極材料的制備方法，其特征在于，包括：將正極材料基體和包覆層材料混合后燒結(jié)；所述正極材料基體為o3型層狀氧化物正極材料nanixfe1-x-ymnyo2，0＜x＜0.5，0.5＜y＜1；所述包覆層材料為na3ca2tao6。

4.如權(quán)利要求3所述的包覆改性的鈉離子電池層狀氧化物正極材料的制備方法，其特征在于，所述燒結(jié)的溫度為750~1000℃；所述燒結(jié)的時間為8~12h。

5.如權(quán)利要求3或4所述的包覆改性的鈉離子電池層狀氧化物正極材料的制備方法，其特征在于，正極材料基體o3型層狀氧化物正極材料nanixfe1-x-ymnyo2通過以下方法制備：將鈉源、鎳源、錳源、鐵源按照設(shè)定摩爾比混合均勻，燒結(jié)。

6.如權(quán)利要求5所述的包覆改性的鈉離子電池層狀氧化物正極材料的制備方法，其特征在于，鈉源、鎳源、錳源、鐵源混合均勻后的燒結(jié)溫度為750~1000℃，燒結(jié)時間為8~16h。

7.如權(quán)利要求3或4所述的包覆改性的鈉離子電池層狀氧化物正極材料的制備方法，其特征在于，包覆層材料na3ca2tao6通過以下方法制備：根據(jù)na、ca、ta的摩爾比為3：2：1在乙醇中加入鈉源、鈣源、鉭源，并加入h3bo3作為助熔劑，研磨均勻后，烘干，燒結(jié)。

8.如權(quán)利要求7所述的包覆改性的鈉離子電池層狀氧化物正極材料的制備方法，其特征在于，助熔劑的加入量為乙醇質(zhì)量的2~8wt%。

9.如權(quán)利要求7或8所述的包覆改性的鈉離子電池層狀氧化物正極材料的制備方法，其特征在于，燒結(jié)的溫度為900~1200℃；燒結(jié)的時間為3~6h。

10.一種電池，其特征在于，包括權(quán)利要求1或2所述的包覆改性的鈉離子電池層狀氧化物正極材料。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于鈉離子電池材料技術(shù)領(lǐng)域，公開了包覆改性的鈉離子電池層狀氧化物正極材料及其制備方法、電池。包覆改性的鈉離子電池層狀氧化物正極材料，包括正極材料基體以及位于正極材料基體至少部分表面的包覆層；所述正極材料基體為O3型層狀氧化物正極材料NaNi<subgt;x</subgt;Fe<subgt;1?x?y</subgt;Mn<subgt;y</subgt;O<subgt;2</subgt;，所述包覆層材料為Na<subgt;3</subgt;Ca<subgt;2</subgt;TaO<subgt;6</subgt;。將正極材料基體和包覆層材料混合后燒結(jié)，即得。制備方法簡單、易操作。且應(yīng)用本發(fā)明包覆改性的正極材料的鈉離子電池的循環(huán)性能得到顯著提升。

技術(shù)研發(fā)人員：張寶,程磊,陳偉鵬,鄧鵬,谷永華
受保護的技術(shù)使用者：浙江帕瓦新能源股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10