一种正极材料及其制备方法、钠离子电池和涉电设备与流程

本申请涉及钠离子电池，尤其涉及一种正极材料及其制备方法、钠离子电池和涉电设备。

背景技术：

1、锂离子电池已经成为电动汽车和便携设备中的主要能量储存解决方案，然而，随着市场需求的增加，锂资源的稀缺性和成本限制了锂离子电池的广泛应用，因此，研究人员一直致力于开发替代品。钠离子电池由于其成本低、天然资源丰富以及相对较高的电荷传输能力而备受关注。

2、经过近十年各界大量研究，钠离子电池形成了层状氧化物、普鲁士蓝类似物、聚阴离子化合物等体系的产品，其中层状氧化物因具有相对较高的比容量备受青睐。然而，其循环性能较差一直是影响钠离子电池层状氧化物正极材料应用的重要因素。

3、鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种正极材料及其制备方法、钠离子电池和涉电设备，以解决上述问题。

2、为实现以上目的，本申请采用以下技术方案：

3、本申请第一方面提供一种正极材料，正极材料为钠离子电池层状氧化物，正极材料在xrd测试中，(110)面与(003)面的峰面积比ai满足ai≥0.30。

4、可选地，正极材料的化学式为naxniafebmncmdo2，其中，0.8＜x≤1.1，0.1＜a≤0.4，0.1＜b≤0.4，0＜c≤0.4，0.05≤d≤0.18，a+b+c+d＝1；m选自mg2+、cu2+、zn2+、ba2+、ce3+、la3+、co3+、y3+、ti4+、zr4+和sn4+中的任一种或多种。

5、可选地，正极材料(110)面与(003)面的峰面积比ai满足：0.35≤ai≤0.54；

6、可选地，正极材料(110)面与(003)面的峰面积比ai满足：0.40≤ai≤0.54；

7、可选地，正极材料满足：0.07＜d≤0.15。

8、可选地，正极材料的形貌为单晶类球状；和/或，正极材料的晶相为o3相；和/或，正极材料的圆形度为0.70～1.0。

9、可选地，正极材料满足以下条件中的至少一个：

10、(1)正极材料的d50为5μm～10μm；

11、(2)正极材料的span值为1.3～1.8；

12、(3)正极材料的圆形度为0.75～0.80。

13、本申请第二方面还提供一种如上述的正极材料的制备方法，包括：

14、将包括ni、fe、mn和m的金属盐溶液与沉淀剂、络合剂混合进行共沉淀反应，得到氢氧化物前驱体；

15、将氢氧化物前驱体和钠源混合、烧结，得到正极材料。

16、可选地，共沉淀反应满足以下条件中的至少一个：

17、a.共沉淀反应过程中控制ph为9～13；

18、b.氢氧化物前驱体的平均粒径为3μm～7μm；

19、c.络合剂为草酸、氨水、硫酸铵中的一种或多种；

20、d.沉淀剂为碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠中的一种或多种。

21、可选地，烧结满足以下条件中的至少一个：

22、i.烧结的温度为990℃～1100℃；

23、ii.烧结的时间为16h～20h；

24、iii.烧结在升温及保温过程中通入含氧气体，含氧气体的流量为2nm3/h～6nm3/h；

25、iv.烧结在降温过程中通入惰性气体，惰性气体的流量为5nm3/h～10nm3/h。

26、本申请第三方面还提供一种正极极片，包括上述的正极材料。

27、本申请第四方面还提供一种钠离子电池，包括上述的正极极片。

28、本申请第五方面还提供一种涉电设备，包括上述的钠离子电池。

29、与现有技术相比，本申请的有益效果包括：

30、本申请提供的正极材料为钠离子电池层状氧化物，该正极材料在xrd测试中，(110)面与(003)面的峰面积比ai满足ai≥0.30，ai越大，正极材料暴露的电化学活性面越多，材料在循环后颗粒的形态保持良好，没有明显的结构变化，显示出良好的结构稳定性，循环性能提高。

31、本申请提供的正极材料的制备方法通过高温烧结，延长高温烧结时间，在降温阶段通入惰性气体，得到的正极材料，在xrd测试中，(110)面与(003)面的峰面积比ai满足ai≥0.30，ai越大，正极材料暴露的电化学活性面越多，材料在循环后颗粒的形态保持良好，没有明显的结构变化，显示出良好的结构稳定性，循环性能提高。

32、本申请提供的钠离子电池和涉电设备循环性能优异，倍率性能提升。

技术特征：

1.一种正极材料，其特征在于，所述正极材料为钠离子电池层状氧化物，所述正极材料在xrd测试中，(110)面与(003)面的峰面积比ai满足ai≥0.30。

2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述正极材料的化学式为naxniafebmncmdo2，其中，0.8＜x≤1.1，0.1＜a≤0.4，0.1＜b≤0.4，0＜c≤0.4，0.05≤d≤0.18，a+b+c+d＝1；m选自mg2+、cu2+、zn2+、ba2+、ce3+、la3+、co3+、y3+、ti4+、zr4+和sn4+中的任一种或多种；

3.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述正极材料(110)面与(003)面的峰面积比ai满足：0.35≤ai≤0.54；

4.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述正极材料的形貌为单晶类球状；和/或，所述正极材料的晶相为o3相；和/或，所述正极材料的圆形度为0.70～1.0。

5.根据权利要求1至4任一项所述的正极材料，其特征在于，所述正极材料满足以下条件中的至少一个：

6.一种如权利要求1至5任一项所述的正极材料的制备方法，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述共沉淀反应满足以下条件中的至少一个：

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述烧结满足以下条件中的至少一个：

9.一种钠离子电池，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的正极材料。

10.一种涉电设备，其特征在于，包括权利要求9所述的钠离子电池。

技术总结本申请提供一种正极材料及其制备方法、钠离子电池和涉电设备，涉及钠离子电池技术领域。本申请提供的正极材料为钠离子电池层状氧化物，该正极材料在XRD测试中，(110)面与(003)面的峰面积比AI满足AI≥0.30，AI越大，正极材料暴露的电化学活性面越多，材料在循环后颗粒的形态保持良好，没有明显的结构变化，显示出良好的结构稳定性，循环性能提高。技术研发人员：张欣鹏,刘灿,张叶开,艾延龄,訚硕受保护的技术使用者：中伟新材料股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/2