本申請涉及鈉離子電池領域,尤其涉及一種包覆型鈉離子電池正極材料及其制備方法、鈉離子電池和涉電設備。
背景技術:
1、鈉資源豐富,分布廣泛、價格低廉、環境友好,所以對于鈉離子電池的研究與開發已逐漸成為熱門。但是相較于鋰離子電池,其在容量和循環壽命方面仍存在一定的差距,這也決定其目前只能在儲能和兩輪車市場占據一定份額,若想真正做到替代鋰離子電池,勢必要進一步提高容量和循環壽命,朝動力車、工程機械等領域多元化發展。
2、正極材料作為電池的核心之一,其性能的好壞在很大程度上決定了電池的優劣。目前,主流的鈉離子正極材料包括層狀氧化物、聚陰離子化合物、普魯士藍類似物等。其中,因層狀氧化物正極材料具有高比容量、相對高的工作電壓等特點,成為發展高性能鈉離子電池的重要候選。而層狀氧化物在高電壓下存在結構穩定性差、相變過程復雜等問題,隨著電壓的升高其倍率性能和循環性能會顯著變差。表面包覆通常能抑制充放電過程中的體積變化、減少表面副反應,從而提高循環。選擇合適的包覆物以及實現其在內層材料表面的均勻包覆就顯得尤為重要。
技術實現思路
1、本申請的目的在于提供一種包覆型鈉離子電池正極材料及其制備方法、鈉離子電池和涉電設備,以解決上述問題。
2、為實現以上目的,本申請采用以下技術方案:
3、一種包覆型鈉離子電池正極材料,包括氧化物正極基體和包覆所述氧化物正極基體的包覆層;
4、所述包覆層包括na2sif6。
5、可選地,所述包覆層還包括金屬氧化物。
6、可選地,所述金屬氧化物包括sb2o3、fe2o3、cao、zno、mgo、cuo、tio2、ceo2、la2o3、y2o3、al2o3、mn2o3、cr2o3中的一種或多種。
7、可選地,金屬氧化物的添加量為所述氧化物正極基體質量的0.1-5wt%。
8、可選地,所述包覆層中,所述na2sif6的添加量為所述氧化物正極基體質量的0.3-2.1wt%。
9、可選地,所述氧化物正極基體的化學式為naq(nixmnym1-x-y)o2,其中0.80<q≤1.0,0<x<1,0<y<1,m元素包括fe、cu、zn、li、co、sn、ti、mg、ca、sr、v、y、la、ba、w、bi、al、ce、si、zr、nb、mo中的一種或多種。
10、可選地,所述包覆型鈉離子電池正極材料滿足以下條件中的一個或多個:
11、(1)所述氧化物正極基體為層狀氧化物;
12、(2)所述氧化物正極基體為o3型氧化物;
13、(3)所述包覆型鈉離子電池正極材料的平均粒徑d50為3-8μm;
14、(4)所述包覆層的質量占所述氧化物正極基體的比例為0.1%-5%;
15、(5)所述包覆層的平均厚度為50-120nm;
16、(6)所述包覆型鈉離子電池正極材料的總堿以鈉離子計算為0.22-0.35wt%;
17、(7)所述包覆型鈉離子電池正極材料的ph為11.85-12.16。
18、本申請還提供一種包覆型鈉離子電池正極材料的制備方法,包括:
19、將包括鈉源和金屬氫氧化物前驅體在內的氧化物正極基體原料混合,進行第一燒結、冷卻得到所述氧化物正極基體;
20、將包括na2sif6的包覆層原料與所述氧化物正極基體混合,在含氧氣氛下進行第二燒結、冷卻得到所述包覆型鈉離子電池正極材料。
21、可選地,所述包覆型鈉離子電池正極材料的制備方法滿足以下條件中的一個或多個:
22、(1)所述金屬氫氧化物前驅體的化學式為nimmnnm1-m-n(oh)2,其中,0<m<1,0<n<1,m元素包括fe、cu、zn、li、co、sn、ti、mg、ca、sr、v、y、la、ba、w、bi、al、ce、si、zr、nb、mo中的一種或多種;
23、(2)所述鈉源包括碳酸鈉、氫氧化鈉、硝酸鈉中的一種或多種;
24、(3)所述氧化物正極基體原料還包括n金屬源,所述n金屬源包括fe、cu、zn、li、co、sn、ti、mg、ca、sr、v、y、la、ba、w、bi、al、ce、si、zr、nb、mo氧化物中的一種或多種;
25、(4)所述鈉源中的鈉元素和所述氧化物正極基體中除鈉元素之外的其它金屬元素總和的摩爾比為(0.8-1):1;
26、(5)所述第一燒結的溫度為800-1000℃,時間為10-15h;
27、(6)所述第二燒結的溫度為200-550℃,時間為3-6h;
28、(7)所述含氧氣氛中的氧含量為98-99%。
29、本申請還提供一種鈉離子電池,其原料包括所述的包覆型鈉離子電池正極材料。
30、本申請還提供一種涉電設備,包括所述的鈉離子電池。
31、與現有技術相比,本申請的有益效果包括:
32、本申請提供的包覆型鈉離子電池正極材料,包括氧化物正極基體和包覆所述氧化物正極基體的包覆層,包覆層中包括na2sif6,na2sif6熔點較低、流動性好,在較低的包覆溫度下能更均勻地覆蓋在氧化物正極基體表面;na2sif6作為包覆材料能有效抑制正極材料基體與電解液間的副反應,進而使得材料能夠在高電壓(4.3v)下仍保持較高的容量及倍率,且循環保持率得到明顯提高。
33、本申請提供的包覆型鈉離子電池正極材料的制備方法,采用固相燒結的方式,先將包括鈉源和金屬氫氧化物前驅體在內的氧化物正極基體原料混合,進行第一燒結、冷卻得到氧化物正極基體,然后將包覆層的原料與氧化物正極基體混合,在含氧氣氛下進行第二燒結、冷卻得到包覆型鈉離子電池正極材料;該方法制備工藝簡單,能夠得到包覆層均一、致密的包覆材料。
34、本申請提供的鈉離子電池和涉電設備,電性能優異。
1.一種包覆型鈉離子電池正極材料,其特征在于,包括氧化物正極基體和包覆所述氧化物正極基體的包覆層;
2.根據權利要求1所述的包覆型鈉離子電池正極材料,其特征在于,所述包覆層還包括金屬氧化物。
3.根據權利要求2所述的包覆型鈉離子電池正極材料,其特征在于,所述金屬氧化物包括sb2o3、fe2o3、cao、zno、mgo、cuo、tio2、ceo2、la2o3、y2o3、al2o3、mn2o3、cr2o3中的一種或多種;
4.根據權利要求1-3任一項所述的包覆型鈉離子電池正極材料,其特征在于,所述包覆層中,所述na2sif6的含量為所述氧化物正極基體質量的0.3-2.1wt%。
5.根據權利要求1所述的包覆型鈉離子電池正極材料,其特征在于,所述氧化物正極基體的化學式為naq(nixmnym1-x-y)o2,其中0.80<q≤1.0,0<x<1,0<y<1,m元素包括fe、cu、zn、li、co、sn、ti、mg、ca、sr、v、y、la、ba、w、bi、al、ce、si、zr、nb、mo中的一種或多種。
6.根據權利要求1-5任一項所述的包覆型鈉離子電池正極材料,其特征在于,滿足以下條件中的一個或多個:
7.一種包覆型鈉離子電池正極材料的制備方法,其特征在于,包括:
8.根據權利要求7所述的包覆型鈉離子電池正極材料的制備方法,其特征在于,滿足以下條件中的一個或多個:
9.一種鈉離子電池,其特征在于,其原料包括權利要求1-6任一項所述的包覆型鈉離子電池正極材料。
10.一種涉電設備,其特征在于,包括權利要求9所述的鈉離子電池。