[发明专利]一种核壳结构钠离子电池正极材料及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种核壳结构钠离子电池正极材料，其特征在于，所述核壳结构钠离子电池正极材料包括：内核和包覆于所述内核外的包覆层外壳；

所述内核由O3相的Na_xM1_aM2_bO₂构成，空间群为R-3m，其中，0.8≤x≤1.0，a+b＝1并且使材料满足电中性；M1为过渡金属元素，包括Ti、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn的一种或几种；M2为非过渡金属元素，包括Li、B、Mg、Al、Si、Ca中的一种或几种；

所述包覆层外壳由P2相氧化物或隧道结构材料构成；其中，所述P2相氧化物为Na_yM3_cM4_dO₂，空间群为P63/mmc，0.6≤y≤0.8，c+d＝1并且使材料满足电中性；M3为过渡金属元素，包括Ti、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn的一种或几种；M4为非过渡金属元素，包括Li、B、Mg、Al、Si、Ca中的一种或几种；所述隧道结构材料为Na_zM5_eM6_fO₂，空间群为Pbam，0.22≤z≤0.66，e+f＝1并且使材料满足电中性；M5为过渡金属元素，包括Ti、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn的一种或几种；M6为非过渡金属元素，包括Li、B、Mg、Al、Si、Ca中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的核壳结构钠离子电池正极材料，其特征在于，所述核壳结构钠离子电池正极材料中，所述包覆层外壳占所述核壳结构钠离子电池正极材料的质量百分比为0.1％-50％。

3.根据权利要求1所述的核壳结构钠离子电池正极材料，其特征在于，所述核壳结构钠离子电池正极材料中，所述包覆层外壳占所述核壳结构钠离子电池正极材料的质量百分比为1％-10％。

4.一种如上述权利要求1所述的核壳结构钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述方法为两步合成法，包括：

将钠源、M1源和M2源按照所需的化学计量比称量后均匀混合，再在700℃～1000℃的空气气氛中热处理2～24小时，制备得到O3相的内核化合物材料Na_xM1_aM2_bO₂；所述钠源包括碳酸钠、碳酸氢钠和氢氧化钠中的一种或几种；所述M1源和M2源分别为M1和M2的氧化物、碳酸盐、氢氧化物中的一种或几种；其中，0.8≤x≤1.0，a+b＝1并且使材料满足电中性；M1为过渡金属元素，包括Ti、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn的一种或几种；M2为非过渡金属元素，包括Li、B、Mg、Al、Si、Ca中的一种或几种；

将所述内核化合物与包覆层外壳的前驱体按配比称量进行均匀混合，然后在700℃～1000℃的空气气氛中热处理2～24小时，得到包覆结构产物；其中包覆层外壳为P2型的Na_yM3_cM4_dO₂，0.6≤y≤0.8，c+d＝1并且使材料满足电中性，或隧道型的Na_zM5_eM6_fO₂，0.22≤z≤0.66，e+f＝1并且使材料满足电中性；包覆层外壳的前驱体包括钠源、M3源、M4源，或者包括钠源、M5源和M6源；所述钠源为碳酸钠、碳酸氢钠和氢氧化钠中的一种或几种；所述M3源、M4源、M5源和M6源分别为M3、M4、M5和M6的氧化物、碳酸盐、氢氧化物中的一种或几种；

将所述包覆结构产物进行研磨，得到具有核壳结构的材料，即为所述核壳结构钠离子电池正极材料。