本發(fā)明屬于鈉離子電池正極材料，具體涉及富鈉o3相正極材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、在層狀結(jié)構(gòu)鈉離子電池正極材料中可以通過(guò)引入額外的鈉離子來(lái)激發(fā)體系中氧的電化學(xué)活性，為材料提供額外的容量。然而，由于鈉離子具有較大的離子半徑，造成nao6與tmo6八面體在構(gòu)型上表現(xiàn)出較大的晶格失配，使得鈉離子電池層狀結(jié)構(gòu)正極材料與鋰離子電池相比具有更多的構(gòu)型，進(jìn)一步造成激活層狀結(jié)構(gòu)氧元素電化學(xué)活性的方式呈現(xiàn)出多樣化；在p2相層狀結(jié)構(gòu)氧化物中，通過(guò)非電化學(xué)活性元素?fù)诫s引入空位的手段，在局部形成na-o-a?(a為非電化學(xué)活性元素)構(gòu)型，可以在p2相層狀氧化物中激發(fā)體系的陰離子氧化還原活性；而o3相層狀氧化物中激活體系的陰離子氧化還原特性相對(duì)較為困難，這主要是因?yàn)樘岣遪a-o-na含量后很難制備具有單一o3相結(jié)構(gòu)的富鈉正極材料，多為復(fù)雜混相。

2、na2ru1-xmnxo3（0≤x≤1）中，x>0.3時(shí)，體系呈現(xiàn)出多種衍射圖案，不再是單一的o3相結(jié)構(gòu)，而復(fù)雜的復(fù)合相在充放電過(guò)程中容量衰減巨大，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差，無(wú)法對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)和利用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本申請(qǐng)?zhí)峁┬滦偷母烩co3相正極材料及其制備方法、鈉離子電池。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)?zhí)岢鋈缦录夹g(shù)方案：

3、第一方面，提供富鈉o3相正極材料，所述富鈉o3相正極材料的化學(xué)式為na1.2li0.1ru0.6mn0.1o2。

4、進(jìn)一步地，所述富鈉o3相正極材料為單晶形貌；所述富鈉o3相正極材料的粒徑為1~3μm。

5、第二方面，提供富鈉o3相正極材料前驅(qū)體的制備方法，包括：

6、將釕源與錳源配制混合液a；將鈉源與鋰源配制混合液b；

7、以所述混合液a和混合液b為原料，進(jìn)行噴霧熱解，得到粉體材料；

8、燒結(jié)所述粉體材料，得到富鈉o3相正極材料na1.2li0.1ru0.6mn0.1o2。

9、進(jìn)一步地，所述燒結(jié)為先升溫至700~800℃保溫4~6h，然后升溫至900~950℃保溫8~10h；所述燒結(jié)的氣氛為空氣氣氛。

10、進(jìn)一步地，在噴霧熱解時(shí)，所述混合液a和混合液b的進(jìn)料按照單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)料中所含na、li、ru和mn的摩爾比為1.2~1.32:0.1~0.11:0.6:0.1設(shè)置。

11、進(jìn)一步地，所述噴霧熱解時(shí)，所述混合液a和混合液b由載氣噴入噴霧熱解裝置。

12、進(jìn)一步地，所述載氣包括壓縮空氣、壓縮氮?dú)饣驂嚎s氬氣中的任意一種或至少兩種的組合；?優(yōu)選地，所述載氣的流速為2~6l/min。

13、進(jìn)一步地，所述噴霧熱解的溫度為600~800℃。

14、進(jìn)一步地，所述混合液a中所述釕源中的ru與錳源中的mn的摩爾比為6:1。

15、進(jìn)一步地，所述混合液a中的總金屬離子濃度為3~5mol/l。

16、進(jìn)一步地，所述混合液b中，所述鈉源中所含na與鋰源中所含li的摩爾比為1.2~1.32:0.1~0.11。

17、進(jìn)一步地，所述混合液b中的總金屬離子濃度為3~5mol/l。

18、進(jìn)一步地，所述釕源為硝酸釕及其水合物、乙酸釕及其水合物中的一種或多種。

19、進(jìn)一步地，所述錳源為硝酸錳及其水合物、乙酸錳及其水合物、碳酸錳及其水合物、草酸錳及其水合物中的一種或多種。

20、進(jìn)一步地，所述鈉源為碳酸鈉、硝酸鈉、乙酸鈉、草酸鈉中的一種或多種。

21、進(jìn)一步地，所述鋰源為碳酸鋰、硝酸鋰、乙酸鋰、草酸鋰中的一種或多種。

22、第三方面，提供鈉離子電池，包括前述的富鈉o3相正極材料或前述的制備方法制備的富鈉o3相正極材料。

23、與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案之一或多個(gè)技術(shù)方案能達(dá)到至少以下有益效果之一：

24、提供一種新型的富鈉o3相正極材料，其化學(xué)式為na1.2li0.1ru0.6mn0.1o2，該正極材料具有良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和電化學(xué)性能。

25、提供一種新型的富鈉o3相正極材料的制備方法，通過(guò)采用合適的原料和原料配比，通過(guò)噴霧熱解和燒結(jié)，得到具有良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和電化學(xué)性能的富鈉o3相正極材料na1.2li0.1ru0.6mn0.1o2。

技術(shù)特征：

1.富鈉o3相正極材料，其特征在于，所述富鈉o3相正極材料的化學(xué)式為na1.2li0.1ru0.6mn0.1o2。

2.如權(quán)利要求1所述的富鈉o3相正極材料，其特征在于，所述富鈉o3相正極材料為單晶形貌；所述富鈉o3相正極材料的粒徑為1~3μm。

3.富鈉o3相正極材料的制備方法，其特征在于，包括：

4.如權(quán)利要求3所述的富鈉o3相正極材料的制備方法，其特征在于，所述燒結(jié)為先升溫至700~800℃保溫4~6h，然后升溫至900~950℃保溫8~10h；所述燒結(jié)的氣氛為空氣氣氛。

5.如權(quán)利要求3所述的富鈉o3相正極材料的制備方法，其特征在于，在噴霧熱解時(shí)，所述混合液a和混合液b的進(jìn)料按照單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)料中所含na、li、ru和mn的摩爾比為1.2~1.32:0.1~0.11:0.6:0.1設(shè)置。

6.如權(quán)利要求3所述的富鈉o3相正極材料的制備方法，其特征在于，所述噴霧熱解時(shí)，所述混合液a和混合液b由載氣噴入噴霧熱解裝置；

7.如權(quán)利要求3所述的富鈉o3相正極材料的制備方法，其特征在于，所述噴霧熱解的溫度為600~800℃。

8.如權(quán)利要求3所述的富鈉o3相正極材料的制備方法，其特征在于，所述混合液a中所述釕源中的ru與錳源中的mn的摩爾比為6:1；

9.如權(quán)利要求3所述的富鈉o3相正極材料的制備方法，其特征在于，所述釕源為硝酸釕及其水合物、乙酸釕及其水合物中的一種或多種；

10.鈉離子電池，其特征在于，包括如權(quán)利要求1或2所述的富鈉o3相正極材料或如權(quán)利要求3~9任意一項(xiàng)所述的制備方法制備的富鈉o3相正極材料。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供富鈉O3相正極材料及其制備方法、鈉離子電池，所述富鈉O3相正極材料的化學(xué)式為Na<subgt;1.2</subgt;Li<subgt;0.1</subgt;Ru<subgt;0.6</subgt;Mn<subgt;0.1</subgt;O<subgt;2</subgt;。所述正極材料具有良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和電化學(xué)性能；本發(fā)明通過(guò)采用合適的原料和原料配比，通過(guò)噴霧熱解和燒結(jié)，得到具有良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和電化學(xué)性能的富鈉O3相正極材料Na<subgt;1.2</subgt;Li<subgt;0.1</subgt;Ru<subgt;0.6</subgt;Mn<subgt;0.1</subgt;O<subgt;2</subgt;，應(yīng)用于鈉離子電池表現(xiàn)出良好的循環(huán)穩(wěn)定性和容量。

技術(shù)研發(fā)人員：高雪燕,張寶,程磊,徐寶和,鄧鵬,林可博
受保護(hù)的技術(shù)使用者：帕瓦（長(zhǎng)沙）新能源科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19