[发明专利]一种钠离子电池正极材料添加剂及钠离子电池正极材料

说明书

本申请公开了一种钠离子电池正极材料添加剂及钠离子电池正极材料，属于钠离子电池技术领域。本申请的钠离子电池正极材料添加剂化学组成为NaA@Na_xNi_yM_1‑yO₂；其中，0.8≤x≤1.2，0.1≤y≤0.5，M选自Zn、Ag、Zr、Mo、Mg和Nb中的至少一种，A选自F^‑、CN^‑、Cl^‑、Br^‑、HSO₄^‑和H₂PO₄^‑中的至少一种；所述添加剂的物相为O₃型。将该添加剂添加到P₂型的正极基体材料中制备正极材料，能够在钠离子嵌入与脱嵌过程中稳定晶格结构，减少晶格塌陷，并提高钠离子电池的比容量和循环稳定性，延长钠离子电池的使用寿命。

技术领域

本申请涉及一种钠离子电池正极材料添加剂及钠离子电池正极材料，属于钠离子电池技术领域。

背景技术

二十世纪九十年代，在众多二次电池中，锂离子电池率先抓住机遇强劲发展。据中关村储能产业技术联盟2019年统计数据显示：在全球电化学规模储能示范项目中，锂离子电池的占比高达80％。然而锂离子电池的性能虽好，但锂资源的储量有限，且70％分布在南美洲，目前我国80％的锂资源依赖进口，因此许多研究学者开始寻找新的替代能源。

钠是世界上第四种储量最丰富的的元素，价格便宜，且钠离子电池具备寿命长及安全性能高等优势，不仅能在一定程度上成为锂离子电池的补充，缓解锂资源短缺的问题，还能逐步替代环境污染严重的铅酸电池，保证国家能源安全和社会可持续发展，因此使得钠离子电池成为下一代能源储存器件成为可能。

现有的钠离子电池正极材料主要有层状过渡金属氧化物、普鲁士蓝类似物和聚阴离子类正极材料等，层状过渡金属氧化物因其具有可逆的离子脱嵌能力和稳定的层状结构，其有利于层与层之间插入其他离子或分子，因而是目前钠离子电池正极材料的研究热点之一。

层状过渡金属氧化物正极材料主要为O₃和P₂型，O₃型是指钠离子位于[MO₆]八面体结构中，过渡金属堆垛的重复周期为3，P₂型是指钠离子位于[MO₆]三棱柱结构中，过渡金属堆垛的重复周期为2。钠离子分布在MO₂层之间或结构的间隙中，现有的P₂型比O₃型的扩散势垒更低，因此P₂相的电化学性能优于O₃型，然而P₂型正极材料往往无法兼顾循环性能和电池容量，并且在充放电过程中，随着钠离子的嵌入与脱嵌，正极材料内部晶格结构出现塌陷，降低钠离子的嵌入点位的数量，降低钠离子电池的比容量和循环稳定性，导致钠离子电池的使用寿命变短。

发明内容

为了解决上述问题，提供了一种钠离子电池正极材料添加剂，该添加剂为O₃型，将其添加到P₂型的正极基体材料中制备正极材料，能够在钠离子嵌入与脱嵌过程中稳定晶格结构，减少晶格塌陷，便于钠离子和电子在材料相中快速转移，提高钠离子嵌入点位的数量，并提高钠离子电池的比容量和循环稳定性，延长钠离子电池的使用寿命。

根据本申请的一个方面，提供了一种钠离子电池正极材料添加剂，其特征在于，所述添加剂化学组成为NaA@Na_xNi_yM_1-yO₂；