[发明专利]一种高容量钠离子P2型正极材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种高容量钠离子P2型正极材料及其制备方法与应用，属于正极材料技术领域。该高容量钠离子P2型正极材料的分子式为Na_0.67Fe_aMn_1‑aO_2‑δS_δ·bNa₂Sx·cNa₂SO₃，a＝0.01‑0.15；0＜b＜2/3a；0＜c＜1/3a；δ≤a，其经Na_0.67MnO₂与二硫化亚铁以及氢氧化钠的混合物在惰性气氛下烧结而得；Na_0.67MnO₂、二硫化亚铁及氢氧化钠的摩尔比为1:0.01‑0.15:0.022‑0.33。该高容量钠离子P2型正极材料可兼顾发挥钠离子电池与钠硫电池的优势，改善钠离子电池正极材料电性能。

技术领域

本发明涉及正极材料技术领域，具体而言，涉及一种高容量钠离子P2型正极材料及其制备方法与应用。

背景技术

钠离子电池相比锂离子电池有诸多优势，如成本低，安全性好，但目前钠离子电池仍然存在容量低、倍率性能差等显著缺点。其中P2型层状过渡金属氧化物在Na脱嵌过程中不会产生氧化层滑移现象，结构更加稳定，但在电池充放电时，Na⁺直接在三菱柱之间迁移，由于三菱柱的体积相对较大，因此钠离子具有较低的迁移能力，使得P2型结构层状过渡金属氧化物具有较高的离子导电性。但P2型结构由于相邻棱柱钠位点之间的斥力作用，P2型结构的钠含量一般不超过0.7，导致P2型层状过渡金属氧化物存在容量低的缺陷。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种高容量钠离子P2型正极材料，以解决上述技术问题。

本发明的目的之二在于提供一种上述高容量钠离子P2型正极材料的制备方法。

本发明的目的之三在于提供一种制备原料包括上述高容量钠离子P2型正极材料的电极片。

本发明的目的之四在于提供一种制备原料包括上述电极片的电池。

本申请可这样实现：

第一方面，本申请提供一种高容量钠离子P2型正极材料，其经P2型钠离子层状正极材料Na_0.67MnO₂与二硫化亚铁以及氢氧化钠的混合物在惰性气氛下烧结而得；

其中，高容量钠离子P2型正极材料的分子式为Na_0.67Fe_aMn_1-aO_2-δS_δ·bNa₂Sx·cNa₂SO₃，a＝0.01-0.15；0＜b＜2/3a；0＜c＜1/3a；δ≤a；

P2型钠离子层状正极材料Na_0.67MnO₂、二硫化亚铁及氢氧化钠的摩尔比为1:0.01-0.15:0.022-0.33。

第二方面，本申请提供一种如前述实施方式的高容量钠离子P2型正极材料的制备方法，包括：按预设高容量钠离子P2型正极材料的分子式将P2型钠离子层状正极材料Na_0.67MnO₂与二硫化亚铁以及氢氧化钠的混合物在惰性气氛下烧结。

在可选的实施方式中，烧结是于400-550℃的条件下进行3-6h。

在优选的实施方式中，烧结是先于500℃保温4h。

在可选的实施方式中，升温至预设烧结温度的升温速率为3-10℃/min。

在可选的实施方式中，惰性气氛为氩气气氛。