[发明专利]一种复合正极材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种复合正极材料，其特征在于，由内核的主体层状材料和外壳的包覆层组成。

2.根据权利要求1所述的复合正极材料，其特征在于，所述的内核主体材料的化学通式为Na_nNi_1-x-yMn_xFe_yO₂，式中，0x≤0.55，0y≤0.45，0.9≤n≤1；

所述的主体材料颗粒内部的Ni、Mn、Fe元素呈阶梯分布，内核到外壳Ni元素含量逐渐递减，Fe元素含量保持恒定，Mn元素含量逐渐递增。

3.根据权利要求1所述的复合正极材料，其特征在于，所述的外壳的包覆层由钠快离子导体组成；

所述的钠快离子导体的化学通式为Na_1+x+2yM_yZr_2-ySi_xP_3-xO₁₂，其中M为Mg、Ca、Sr、Ba、Ni、Cu、Mn、Fe中的至少一种，1.8≤x≤2.2，0y≤0.5；

所述的包覆层将主体材料完全、均匀包覆，包覆层厚度为1～200纳米。

4.一种根据权利要求1～3任一权利所述的复合正极材料的制备方法，其特征在于，包括：

1)将二价可溶性镍盐和二价可溶性铁盐溶解于去离子水中配成溶液A；

2)将二价可溶性锰盐和二价可溶性铁盐溶解于去离子水中配成溶液B；

3)将络合剂和沉淀剂溶于去离子水中分别配置成溶液C和溶液D；

4)将溶液A、溶液C和溶液D同时注入反应容器中，同时，将溶液B注入溶液A中，进行共沉淀反应。

5)将反应后所得悬浮液进行陈化并经后处理后得到镍锰铁的复合化合物。

6)将上述镍锰铁的复合化合物、含钠化合物混合均匀，再经高温焙烧得到层状正极材料。

7)将步骤6)所得的层状正极材料和钠快离子导体的前驱体高速混合，再进行机械整合处理，并经热处理得到复合正极材料。

5.根据权利要求4所述的复合正极材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述的二价可溶性镍盐选自氯化镍、硝酸镍、硫酸镍、醋酸镍或其水合物，溶度为0.1～5mol/L；所述的二价可溶性铁盐选自氯化亚铁、硝酸亚铁、硫酸亚铁，醋酸亚铁或其水合物，溶度为0.1～5mol/L；

步骤2)中，所述的二价可溶性锰盐选自氯化锰、硝酸锰、硫酸锰、醋酸锰或其水合物，溶度为0.1～5mol/L；所述的二价可溶性铁盐选自氯化亚铁、硝酸亚铁、硫酸亚铁，醋酸亚铁或其水合物，溶度为0.1～5mol/L。

6.根据权利要求4所述的复合正极材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述的络合剂选自氨水、柠檬酸钠、乙二胺四乙酸二钠，溶度为0.1～10mol/L；

所述的沉淀剂选氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、草酸钠，草酸钾，溶度为0.1～10mol/L。

7.根据权利要求4所述的复合正极材料的制备方法，其特征在于，步骤4)中，所述的共沉淀反应的温度为40～60℃，pH值为10～13。

8.根据权利要求4所述的复合正极材料的制备方法，其特征在于，步骤6)中，所述的焙烧温度为750～900℃，焙烧时间为6～24小时。

9.根据权利要求4所述的复合正极材料的制备方法，其特征在于，步骤7)中，所述的热处理温度为500～800℃，热处理时间为1～5小时。

10.根据权利要求1～9任一要求所述的复合正极材料，其特征在于，在钠离子电池中应用。