本發(fā)明涉及鈉離子電池，尤其涉及一種改性正極材料及其制備方法、鈉離子電池和動(dòng)力設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、隨著科技的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)能源市場(chǎng)導(dǎo)致了一系列的環(huán)境污染問(wèn)題，為了降低對(duì)于化石燃料的過(guò)度依賴(lài)，人類(lèi)將關(guān)注點(diǎn)轉(zhuǎn)向了可再生能源。上世紀(jì)七十年代，鋰離子電池和鈉離子電池幾乎同時(shí)出現(xiàn)，由于鈉離子電池能量密度和循環(huán)性能的限制，鋰離子電池迅速占領(lǐng)了動(dòng)力能源市場(chǎng)。隨著對(duì)鋰離子電池的廣泛研究，人們對(duì)鋰資源的需求日益增大，而鋰資源的稀缺性以及在地殼中分布不均勻等問(wèn)題導(dǎo)致其成本水漲船高，這使得成本低且資源分布廣泛的鈉離子電池重新回到人們的視野中。

2、在現(xiàn)有的鈉離子電池正極材料中，層狀過(guò)渡金屬氧化物材料(naxmeo2)由于其穩(wěn)定的過(guò)渡金屬層框架和二維鈉離子傳輸通道，因此具備較高的理論比容量、高鈉離子嵌入脫出速度以及良好的倍率性能等優(yōu)點(diǎn)；但隨著充放電過(guò)程的進(jìn)行，不同鈉離子濃度下，該類(lèi)材料會(huì)發(fā)生na+/空穴結(jié)構(gòu)重排，引起相結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變；大半徑的鈉離子遷移會(huì)導(dǎo)致氧層的滑移，引起不可逆多相轉(zhuǎn)變，從而影響離子在體相的擴(kuò)散并導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變化；另外，mn3+和ni3+的jahn-teller效應(yīng)(t2g軌道離子高度自旋)會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的畸變；這些都導(dǎo)致了在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，該類(lèi)材料存在循環(huán)穩(wěn)定性差的問(wèn)題，無(wú)法保持較高的容量。目前的研究主要致力于提高該類(lèi)正極材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，主要可通過(guò)摻雜、包覆等方式改善陰離子氧參與層狀正極材料性能，也可通過(guò)表面改性、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、多相復(fù)合等手段提高電池整體性能。

3、元素?fù)诫s與取代策略能夠有效減緩相變過(guò)程，顯著提升材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，通過(guò)優(yōu)化脫嵌機(jī)制，展現(xiàn)出多樣化的儲(chǔ)鈉性能特性；此外，該方法還能精準(zhǔn)調(diào)控層狀氧化物晶體結(jié)構(gòu)的層間距，有效抑制jahn-teller效應(yīng)的發(fā)生，并顯著增強(qiáng)tm-o鍵的結(jié)合強(qiáng)度，從而賦予材料更為優(yōu)異的綜合性能。

4、cn116259743a公開(kāi)了一種鈦摻雜鈉離子電池正極層狀氧化物材料及制備方法和應(yīng)用，所述鈦摻雜鈉離子電池正極層狀氧化物材料的化學(xué)通式為naxni(1-y)/2mn(1-y)/2tiyo2，其中0.7≤x＜1，0.01≤y＜0.3；其通過(guò)在nani0.5mn0.5o2中摻雜四價(jià)的鈦，并提高mn3+的含量，ti4+擴(kuò)大了鈉層的間距，抑制了不可逆相變的發(fā)生，提高了材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

5、cn117613255a公開(kāi)了一種層狀氧化物正極材料、鈉離子電池及制備方法，所述層狀氧化物正極材料的化學(xué)通式為naxmymez，其中，0.8≤x≤1.1，所述m選自ia族、iia族元素中的一種或多種，0≤y≤1，所述me選自金屬元素中的一種或多種，0＜z≤1；其通過(guò)進(jìn)行一定的元素?fù)诫s，可有效改善層狀氧化物正極材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，提高材料的可逆容量和循環(huán)壽命。

6、cn117878324a公開(kāi)了一種高性能的梯度摻雜的鈉離子電池用氧化物正極材料及其制備方法，正極材料為鈉離子電池用o3型層狀氧化物，摻雜元素含量由材料核心至表面梯度增加。正極材料的化學(xué)式為nanixfeymnzmao2，其中0＜a≤0.1，0＜x＜1，0＜y＜1，0＜z＜1，x+y+z+a＝1，m為摻雜元素；其通過(guò)摻雜元素的濃度從材料核心逐漸增大，降低了鈉離子電池正極材料的不可逆容量損失、提高了鈉離子電池的循環(huán)穩(wěn)定性和安全性能。

7、雖然通過(guò)元素?fù)诫s的策略一定程度上提升了鈉離子電池層狀過(guò)渡金屬氧化物的電化學(xué)性能，但仍然缺乏一種普適性的摻雜元素選取原則，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)正極材料中陽(yáng)離子無(wú)序度的提高，最大程度的提高材料的混合熵，抑制特定鈉離子濃度下的na+/空位有序排列的現(xiàn)象，進(jìn)而提高材料容量和循環(huán)穩(wěn)定性，進(jìn)一步提升鈉離子電池的電化學(xué)性能，已成為目前亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種改性正極材料及其制備方法、鈉離子電池和動(dòng)力設(shè)備，本發(fā)明所述改性正極材料通過(guò)對(duì)改性前正極材料中的至少一種元素利用對(duì)角線(xiàn)規(guī)則進(jìn)行取代得到，通過(guò)采用符合對(duì)角線(xiàn)規(guī)則的元素取代正極材料中對(duì)應(yīng)的元素，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)改性正極材料中陽(yáng)離子無(wú)序度的提高，最大限度地提高材料的混合熵，抑制材料在充放電過(guò)程中存在的na+/空位有序排列現(xiàn)象以及不可逆的相轉(zhuǎn)變現(xiàn)象；另外，本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單，采用所述改性正極材料制備得到的鈉離子電池具備優(yōu)良的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。

2、為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種改性正極材料，所述改性正極材料為層狀過(guò)渡金屬氧化物材料；

4、所述改性正極材料通過(guò)對(duì)改性前正極材料中的至少一種元素利用對(duì)角線(xiàn)規(guī)則進(jìn)行取代得到。

5、本發(fā)明中，所述對(duì)角線(xiàn)規(guī)則即為，假設(shè)以a位元素為待取代元素，位于所述a位元素右下角相鄰的b位元素即為對(duì)a位進(jìn)行取代的元素，即，a元素和b元素符合對(duì)角線(xiàn)規(guī)則。

6、本發(fā)明提供的所述改性正極材料通過(guò)對(duì)改性前正極材料中的至少一種元素利用對(duì)角線(xiàn)規(guī)則進(jìn)行取代得到，利用化學(xué)性質(zhì)相似的對(duì)角元素取代正極材料中對(duì)應(yīng)的元素，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)改性正極材料中陽(yáng)離子無(wú)序度的提高，最大限度地提高材料的混合熵，抑制特定鈉離子濃度下的na+/空位有序排列現(xiàn)象，進(jìn)而提高材料容量和循環(huán)穩(wěn)定性，進(jìn)一步提升鈉離子電池的電化學(xué)性能。

7、對(duì)角線(xiàn)規(guī)則中，兩種元素的電荷數(shù)效應(yīng)和半徑效應(yīng)相反，且具有相似的離子態(tài)勢(shì)和化學(xué)性質(zhì)(例如離子半徑、電荷密度和電負(fù)性等)，可進(jìn)行相互取代，進(jìn)而增加材料的混合熵。

8、進(jìn)一步地，對(duì)于具備相同最外層電子排布特征的離子而言，其極化程度呈現(xiàn)出一種從左至右遞增的趨勢(shì)，這一遞增與離子所攜帶電荷數(shù)的增加直接相關(guān)。相反，當(dāng)考察同一主族元素時(shí)，自族首至族尾，隨著原子序數(shù)的增加，離子極化作用逐漸減弱。這種極化趨勢(shì)導(dǎo)致位于左上角與右下角相對(duì)位置的元素共享著相近的離子勢(shì)，這一共同點(diǎn)導(dǎo)致了它們?cè)诨瘜W(xué)性質(zhì)上的相似性。

9、一方面，通過(guò)相似的化學(xué)性質(zhì)，使部分對(duì)角元素具備相似的反應(yīng)活性和行為，這使得取代過(guò)程更容易進(jìn)行，增加了體系的混亂度，進(jìn)而導(dǎo)致材料混合熵增大；另一方面，通過(guò)相似的電子結(jié)構(gòu)，使得對(duì)角元素在參與化學(xué)反應(yīng)時(shí)表現(xiàn)出類(lèi)似的成鍵方式和電子轉(zhuǎn)移特性，能夠以多種方式進(jìn)行相互結(jié)合或替代，使其更容易進(jìn)入特定取代位點(diǎn)。

10、此外，由于位于對(duì)角線(xiàn)上的元素性質(zhì)既不完全相同，又有相似之處，它們之間的相互作用比非對(duì)角線(xiàn)元素之間的相互作用更為復(fù)雜，這種復(fù)雜的相互作用使得體系在摻雜或取代混合后，原子的排列方式以及電子的分布更加多樣化，表現(xiàn)出最大限度的混合熵增加的趨勢(shì)。

11、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述改性前正極材料的化學(xué)通式包括naxmeo2，其中0＜x≤1，例如x可以是0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9或1.0等，所述me包括過(guò)渡金屬元素中的任意一種或至少兩種的組合。

12、優(yōu)選地，所述對(duì)角線(xiàn)規(guī)則包括對(duì)na位采用位于na元素右下角相鄰的ca元素進(jìn)行取代；和/或，對(duì)me位中的至少一種元素采用位于me元素右下角相鄰的元素進(jìn)行取代；和/或，對(duì)o位采用位于o元素右下角相鄰的cl元素進(jìn)行取代。

13、優(yōu)選地，所述改性正極材料的化學(xué)通式包括nax-acaame1-bybo2-cclc，其中0＜x≤1，例如x可以是0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.67、0.7、0.8、0.9或1.0等；0≤a＜x，0≤b＜1，例如b可以是0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9或0.99等；0≤c＜2，例如c可以是0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6、1.8或1.99等；且a、b、c不同時(shí)為0，y與me符合對(duì)角線(xiàn)規(guī)則。

14、優(yōu)選地，0.5＜x≤0.7。

15、優(yōu)選地，0＜a≤0.5，例如a可以是0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45或0.5等，優(yōu)選為0.01≤a≤0.2。

16、優(yōu)選地，0＜b≤0.5，例如b可以是0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45或0.5等，優(yōu)選為0.01≤b≤0.2。

17、優(yōu)選地，0＜c≤0.5，例如c可以是0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45或0.5等，優(yōu)選為0.01≤c≤0.2。

18、優(yōu)選地，所述me包括fe、ni、co、mn或v中的任意一種或至少兩種的組合，優(yōu)選為ni和mn的組合。

19、優(yōu)選地，所述y包括rh、ag、pd、ru或mo中的任意一種或至少兩種的組合，優(yōu)選為ag和ru的組合。

20、本發(fā)明所述me和y中，fe和rh、ni和ag、co和pd、mn和ru以及v和mo互為符合對(duì)角線(xiàn)規(guī)則的元素。

21、第二方面，本發(fā)明還提供了一種根據(jù)第一方面所述改性正極材料的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

22、將改性前正極材料和改性源原位反應(yīng)后，得到改性正極材料；

23、所述改性源中的改性元素與所述改性前正極材料中的至少一種元素符合對(duì)角線(xiàn)規(guī)則。

24、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述反應(yīng)的方法包括溶膠凝膠法、固相反應(yīng)法或共沉淀法，優(yōu)選為溶膠凝膠法。

25、優(yōu)選地，所述溶膠凝膠法包括以下步驟：

26、將混合溶液和絡(luò)合劑溶液混合反應(yīng)，得到濕凝膠，經(jīng)干燥和煅燒后，得到所述改性鈉離子電池正極材料；

27、所述混合溶液包括鈉源、me源、改性源和溶劑。

28、本發(fā)明所述混合溶液中的鈉源、me源和改性源的摩爾比先根據(jù)改性正極材料的化學(xué)通式nax-acaame1-bybo2-cclc中的化學(xué)計(jì)量比進(jìn)行適應(yīng)性的選擇和調(diào)整，之后由于預(yù)燒結(jié)和煅燒過(guò)程中na元素會(huì)有損失，因此，需要調(diào)控總的na元素過(guò)量以進(jìn)行補(bǔ)償。若所述改性源中不含有na元素，需要在根據(jù)化學(xué)通式得到的鈉源摩爾量基礎(chǔ)上，進(jìn)一步選擇和調(diào)整鈉源的摩爾量，使得總的na元素相對(duì)于目標(biāo)改性正極材料中的na摩爾量過(guò)量3-8mol％，me源和改性源的摩爾量保持不變；若所述改性源中含有na元素，即可對(duì)na元素進(jìn)行補(bǔ)償，可適應(yīng)性的選擇和調(diào)整鈉源的摩爾量，使得總的na元素相對(duì)于目標(biāo)改性正極材料中的na摩爾量過(guò)量3-8mol％，me源和改性源的摩爾量保持不變。

29、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述改性元素包括ca、ag、ru或cl中的任意一種或至少兩種的組合。

30、優(yōu)選地，所述ca取代na位點(diǎn)、所述ag取代ni位點(diǎn)、所述ru取代mn位點(diǎn)、所述cl取代o位點(diǎn)，優(yōu)選為ru取代mn位點(diǎn)。

31、本發(fā)明中，采用ru取代mn位點(diǎn)，可以增加原子水平上陽(yáng)離子的混合熵，打破過(guò)渡金屬層中的過(guò)渡金屬有序結(jié)構(gòu)，從而消除na+/空位有序現(xiàn)象，提高材料動(dòng)力學(xué)性能；mn位的取代不會(huì)影響材料本身的電化學(xué)活性，能夠在不損失容量的前提下，提高材料的穩(wěn)定性；ru元素可與o形成強(qiáng)共價(jià)性的ru-o鍵，從而提高o的氧化還原活性，提高材料的容量。

32、優(yōu)選地，所述ru的ru源包括乙酸釕、三氯化釕或硝酸釕中的任意一種或至少兩種的組合，優(yōu)選為乙酸釕。

33、優(yōu)選地，所述鈉源包括碳酸鈉、乙酸鈉、硝酸鈉或氫氧化鈉中的任意一種或至少兩種的組合。

34、優(yōu)選地，所述me源包括鐵源、鎳源、鈷源、錳源或釩源中的任意一種或至少兩種的組合，優(yōu)選為鎳源和錳源的組合。

35、優(yōu)選地，所述鐵源、鎳源、鈷源、錳源和釩源各自獨(dú)立地包括乙酸鹽化合物、醋酸鹽化合物或氯化鹽化合物中的任意一種或至少兩種的組合，優(yōu)選為乙酸鹽化合物。

36、優(yōu)選地，所述鎳源包括氯化鎳、乙酸鎳、硝酸鎳或硫酸鎳中的任意一種或至少兩種的組合。

37、優(yōu)選地，所述錳源包括氯化錳、乙酸錳、硝酸錳或硫酸錳中的任意一種或至少兩種的組合。

38、優(yōu)選地，所述溶劑包括去離子水。

39、優(yōu)選地，所述混合溶液的制備方法包括：將鈉源、me源和改性源溶解于溶劑中，攪拌均勻，得到混合溶液。

40、優(yōu)選地，所述攪拌包括磁力攪拌或機(jī)械攪拌。

41、優(yōu)選地，所述攪拌的轉(zhuǎn)速為300-600rpm，例如300rpm、350rpm、400rpm、450rpm、500rpm、550rpm或600rpm等，優(yōu)選為400-500rpm。

42、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述混合包括：將所述混合溶液加入所述絡(luò)合劑溶液中。

43、本發(fā)明中的制備方法中，絡(luò)合劑溶液可以促進(jìn)形成均勻的凝膠，進(jìn)而穩(wěn)定金屬離子，提高產(chǎn)物的均勻性。

44、優(yōu)選地，所述絡(luò)合劑溶液中的絡(luò)合劑和所述混合溶液中過(guò)渡金屬元素整體的摩爾比為(0.5-1.5):1，例如0.5:1、0.8:1、1.0:1、1.2:1或1.5:1等，優(yōu)選為(0.8-1.2):1。

45、優(yōu)選地，所述絡(luò)合劑溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6-7wt％，例如6wt％、6.2wt％、6.4wt％、6.6wt％、6.8wt％或7wt％等。

46、優(yōu)選地，所述絡(luò)合劑包括無(wú)水檸檬酸、乙二醇或乙二胺四乙酸中的任意一種或至少兩種的組合，優(yōu)選為無(wú)水檸檬酸。

47、優(yōu)選地，所述反應(yīng)在水浴條件下進(jìn)行。

48、優(yōu)選地，所述水浴的溫度為60-100℃，例如60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃或100℃等，優(yōu)選為75-85℃。

49、優(yōu)選地，所述反應(yīng)伴隨攪拌。

50、優(yōu)選地，所述反應(yīng)的時(shí)間不做限定，直至得到濕凝膠結(jié)束。

51、優(yōu)選地，所述攪拌包括磁力攪拌或機(jī)械攪拌。

52、優(yōu)選地，所述攪拌的轉(zhuǎn)速為250-450rpm，例如250rpm、280rpm、300rpm、320rpm、350rpm、380rpm、400rpm、420rpm或450rpm等，優(yōu)選為300-400rpm。

53、優(yōu)選地，所述干燥包括鼓風(fēng)干燥或真空干燥，優(yōu)選為鼓風(fēng)干燥。

54、優(yōu)選地，所述干燥的溫度為120-180℃，例如120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃或180℃等，優(yōu)選為140-180℃。

55、優(yōu)選地，所述干燥的時(shí)間為4-10h，例如4h、5h、6h、7h、8h、9h或10h等，優(yōu)選為5-7h。

56、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述干燥之后，煅燒之前還包括預(yù)燒結(jié)。

57、優(yōu)選地，所述預(yù)燒結(jié)的升溫速率為2-8℃/min，例如2℃/min、3℃/min、4℃/min、5℃/min、6℃/min、7℃/min或8℃/min等，優(yōu)選為4-6℃/min。

58、優(yōu)選地，所述預(yù)燒結(jié)的燒結(jié)溫度為300-600℃，例如300℃、350℃、400℃、450℃、500℃、550℃或600℃等，優(yōu)選為400-500℃。

59、優(yōu)選地，所述預(yù)燒結(jié)的保溫時(shí)間為4-8h，例如4h、5h、6h、7h或8h等，優(yōu)選為5-7h。

60、優(yōu)選地，所述預(yù)燒結(jié)的燒結(jié)氣氛包括空氣氣氛或氧氣氣氛。

61、優(yōu)選地，所述煅燒的升溫速率為2-8℃/min，例如2℃/min、3℃/min、4℃/min、5℃/min、6℃/min、7℃/min或8℃/min等，優(yōu)選為4-6℃/min。

62、優(yōu)選地，所述煅燒的燒結(jié)溫度為700-1100℃，例如700℃、800℃、900℃、1000℃或1100℃等，優(yōu)選為850-950℃。

63、優(yōu)選地，所述煅燒的保溫時(shí)間為10-20h，例如10h、11h、12h、13h、14h、15h、16h、17h、18h、19h或20h等，優(yōu)選為14-16h。

64、優(yōu)選地，所述煅燒的燒結(jié)氣氛包括氬氣氣氛、氮?dú)鈿夥?、空氣氣氛或氧氣氣氛，?yōu)選為氬氣氣氛。

65、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述制備方法包括以下步驟：

66、將鈉源、me源和改性源溶解于去離子水中，以300-600rpm的轉(zhuǎn)速室溫下攪拌均勻，得到混合溶液；將所述混合溶液加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6-7wt％的絡(luò)合劑溶液中，60-100℃水浴條件下以250-450rpm的轉(zhuǎn)速攪拌，進(jìn)行反應(yīng)，直至得到濕凝膠，120-180℃干燥4-10h后，先以4-6℃/min的升溫速率升溫至400-500℃預(yù)燒結(jié)5-7h，再以4-6℃/min的升溫速率升溫至850-950℃煅燒14-16h，得到所述改性正極材料；

67、所述改性源中的改性元素與所述改性前正極材料中的至少一種元素符合對(duì)角線(xiàn)規(guī)則；

68、其中，所述改性元素包括ca、ag、ru或cl中的任意一種或至少兩種的組合；所述ca取代na位點(diǎn)、所述ag取代ni位點(diǎn)、所述ru取代mn位點(diǎn)、所述cl取代o位點(diǎn)；所述ru的ru源包括乙酸釕、三氯化釕或硝酸釕中的任意一種或至少兩種的組合；所述鈉源材料包括碳酸鈉、乙酸鈉、硝酸鈉或氫氧化鈉中的任意一種或至少兩種的組合；所述me源包括鐵源、鎳源、鈷源、錳源或釩源中的任意一種或至少兩種的組合；所述鐵源、鎳源、鈷源、錳源和釩源各自獨(dú)立地包括乙酸鹽化合物、醋酸鹽化合物或氯化鹽化合物中的任意一種或至少兩種的組合；所述鎳源包括氯化鎳、乙酸鎳、硝酸鎳或硫酸鎳中的任意一種或至少兩種的組合；所述錳源包括氯化錳、乙酸錳、硝酸錳或硫酸錳中的任意一種或至少兩種的組合；所述攪拌包括磁力攪拌或機(jī)械攪拌；所述絡(luò)合劑溶液中的絡(luò)合劑和所述混合溶液中過(guò)渡金屬元素整體的摩爾比為(0.5-1.5):1；所述絡(luò)合劑包括無(wú)水檸檬酸、乙二醇或乙二胺四乙酸中的任意一種或至少兩種的組合；所述干燥包括鼓風(fēng)干燥或真空干燥；所述預(yù)燒結(jié)的燒結(jié)氣氛包括空氣氣氛或氧氣氣氛；所述煅燒的燒結(jié)氣氛包括氬氣氣氛、氮?dú)鈿夥?、空氣氣氛或氧氣氣氛?/p>

69、第三方面，本發(fā)明還提供了一種鈉離子電池，所述鈉離子電池包括依次設(shè)置的正極極片、電解液、隔膜和負(fù)極極片；

70、所述正極極片包括如第一方面所述的改性正極材料，或者，如第二方面所述的制備方法制備得到的改性正極材料。

71、第四方面，本發(fā)明還提供了一種動(dòng)力設(shè)備，所述動(dòng)力設(shè)備包括如第一方面所述的改性正極材料，或者，如第二方面所述的制備方法制備得到的改性正極材料，或者，如第三方面所述的鈉離子電池。

72、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果：

73、1)本發(fā)明提供的改性正極材料通過(guò)對(duì)改性前正極材料中的至少一種元素利用對(duì)角線(xiàn)規(guī)則進(jìn)行取代得到，即，采用符合對(duì)角線(xiàn)規(guī)則的元素取代正極材料中對(duì)應(yīng)的元素，因相似的化學(xué)性質(zhì)使部分對(duì)角元素具備相似的反應(yīng)活性和行為，使得取代過(guò)程更容易進(jìn)行；相似的電子結(jié)構(gòu)使得對(duì)角元素在參與化學(xué)反應(yīng)時(shí)表現(xiàn)出類(lèi)似的成鍵方式和電子轉(zhuǎn)移特性，使其更容易進(jìn)入特定取代位點(diǎn)，得到的改性正極材料具有優(yōu)良的穩(wěn)定性；

74、2)本發(fā)明采用對(duì)角線(xiàn)規(guī)則設(shè)計(jì)并對(duì)正極材料進(jìn)行改性，利用元素之間的相互作用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)改性正極材料中陽(yáng)離子無(wú)序度的提高，抑制特定鈉離子濃度下的na+/空位有序排列現(xiàn)象，進(jìn)而提高材料容量和循環(huán)穩(wěn)定性，進(jìn)一步提升鈉離子電池的電化學(xué)性能；

75、3)本發(fā)明利用對(duì)角線(xiàn)規(guī)則進(jìn)行取代后所得的改性正極材料，組裝電池后的鈉離子電池初始放電比容量均在130.53mah?g-1以上，0.5c條件下500圈循環(huán)后放電比容量均在121.08mah?g-1以上，容量保持率均在92.68％以上，進(jìn)一步地，當(dāng)ru取代mn位點(diǎn)時(shí)，組裝電池后的鈉離子電池初始放電比容量高達(dá)145.36mah?g-1，0.5c條件下500圈循環(huán)后放電比容量高達(dá)142.25mah?g-1，容量保持率高達(dá)97.86％；

76、4)本發(fā)明提供的制備方法簡(jiǎn)單、工藝流程短，通過(guò)溶膠凝膠法，能夠制備得到致密性好、分布均勻且結(jié)晶度好的層狀過(guò)渡金屬氧化物，通過(guò)調(diào)節(jié)改性元素的含量，進(jìn)而調(diào)控改性正極材料組分以達(dá)到最佳的電化學(xué)性能。