[发明专利]一种钠离子二次电池用高电压正极材料，制备方法，电极及钠离子二次电池

说明书

本发明公开了一种钠离子二次电池用高电压正极材料，制备方法，电极及钠离子二次电池，本方案中的高电压正极材料具有式Na_xCr_yM_z(PO₄)₂F₃表示的磷酸盐金属化合物，其中，M为至少Mg,Ti,V,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn以及Zr中的至少一种元素，并且满足2≤x≤4，1≤y≤2，0≤z≤1。本发明提供的方案能够形成具有较高电压的钠离子电池用正极材料，并据此能够有效的提高钠离子二次电池的高能量密度，并且保证钠离子二次电池的稳定可靠性，可有效克服现有技术所存在的问题。

技术领域

本发明涉及动力电池，具体涉及钠离子二次电池技术。

背景技术

近年来，能源生产和存储技术日益受到研究者的关注。锂离子电池自1990 年初实现商业化以来，在接近30的历史中，已经广泛的应用在很多领域中。尤其近年来在新能源汽车领域也得到很大程度的应用，行业内普遍认为锂离子电池的需求量也会迅速增加。随着锂离子电池的广泛应用，锂资源不足所造成锂离子电池成本较高等担忧也逐渐显露，尤其是近年来电池原材料的不断涨价。面对以上的种种担忧，研究者们开始思考利用资源丰富的钠元素取代锂元素，逐渐开始了对到钠离子电池的研究。钠离子电池与锂离子电池的储能机理相似，有望作为低成本的二次电池应用与大型储能设施。

作为钠离子电池的正极材料的一种，含有钠离子的层状金属氧化已被研究者们进行了广泛的研究。其中最为代表性的为具有NaFeO₂晶型结构的层状金属氧化物。虽然这类正极材料，例如Na_xCoO₂，NaNiO₂，NaMnO₂以及 NaNi_xMn_1-xO₂，NaFe_xMn_1-xO₂等复合类氧化物作为有力的正极材料候选，但这类材料的平均电压较低，大概在3.3V左右，无法满足高能量密度的要求。而且层状氧化物在充放电过程中的体积变化较大，导致结构稳定性较差。

发明内容

针对现有钠离子电池的正极材料无法满足高能量密度要求的问题，需要一种新的钠离子电池的正极材料。

为此，本发明的目的在于提供一种钠离子二次电池用高电压正极材料，同时还提供一种该正极材料的制备方法，采用该正极材料的钠离子二次电池用电极及钠离子二次电池。

为了达到上述目的，本发明提供的钠离子二次电池用高电压正极材料，具有式Na_xCr_yM_z(PO₄)₂F₃表示的磷酸盐金属化合物，其中，M为至少Mg,Ti,V,Mn, Fe,Co,Ni,Cu,Zn以及Zr中的至少一种元素，并且满足2≤x≤4，1≤y≤2，0≤z≤1。

进一步的，所述的正极材料中，当M为V，Mn，Fe，Co，Ni三价元素时， y+z＝2,且x＝3。

进一步的，所述的正极材料中，当M为Mn，Fe，Co，Ni，Zn二价元素时，x+3y+2z＝9。

为了达到上述目的，本发明提供的钠离子二次电池用高电压正极材料制备方法，包括：

制备Cr_yM_zPO₄金属磷酸盐前驱体；

将制备的Cr_yM_zPO₄前驱体与NaF按定量比进行充分混合；