[发明专利]一种层状钠离子正极材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种层状钠离子正极材料，其特征在于，所述层状钠离子正极材料具有核壳球型颗粒结构，内核组分的结构通式为NaNi_xMn_yCo_1-x-yO₂，其中x≥0.6，y≤0.3，外壳组分的结构通式为NaNi_x'Mn_y'Co_1-x'-y'O₂，其中x'≤0.5，y'≥0.2。

2.根据权利要求1所述的层状钠离子正极材料，其特征在于，所述内核组分的结构通式为NaNi_xMn_yCo_1-x-yO₂，其中0.6≤x≤0.8，0.1≤y≤0.3，优选0.68≤x≤0.8，0.1≤y≤0.25，所述外壳组分的结构通式为NaNi_x'Mn_y'Co_1-x'-y'O₂，其中x'≤0.4，y'≥0.3，优选0.33≤x'≤0.4，0.33≤y'≤0.4。

3.根据权利要求1或2所述的层状钠离子正极材料，其特征在于，所述内核组分在4～4.2V区间内有电压平台，所述外壳组分在4～4.2V区间内无电压平台。

4.权利要求1～3任一项所述层状钠离子正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)配液：按内核组分中镍、锰和钴的比例配置第一溶液，按外壳组分中镍、锰和钴的比例配置第四溶液，将氨水配成浓度为1.5～2.5M的第二溶液，将NaOH配成浓度为1.5～2.5M的第三溶液；

2)反应：将所述第一溶液和所述第二溶液混合、搅拌，采用第三溶液调pH，加热反应，陈化；然后将所述第四溶液和所述第二溶液混合、搅拌，采用第三溶液调pH，加热反应，陈化，得到核壳结构的前驱体；

3)干燥：将步骤2)的前驱体进行水洗、干燥，得到粉末；

4)混料：将步骤3)的粉末与钠源混合，得到混合粉料；

5)烧结：将步骤4)的混合粉料进行烧结。

5.根据权利要求4所述的钠离子正极材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述第一溶液的镍、锰、钴的总摩尔浓度为0.5～1.5M优选1M；所述第四溶液的镍、锰、钴的总摩尔浓度为0.5～1.5M优选为1M。

6.根据权利要求4或5所述的钠离子正极材料的制备方法，其特征在于，所述第一溶液以镍、锰、钴的摩尔比为60～80：10～30：3～20配制，优选为68～80：10～25：3～10；所述第四溶液所述第四溶液以镍、锰、钴的摩尔比为2～5：2～5：2～5配制，优选为33～40：33～40：20～40。

7.根据权利要求4-6任一项所述的钠离子正极材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中，反应pH为10～14优选为11～12，反应温度为40-70优选为55～65℃。

8.根据权利要求4-7任一项所述的钠离子正极材料的制备方法，其特征在于，步骤4)中，所述钠源为NaOH或Na₂CO₃优选为NaOH，优选的，所述粉末与所述NaOH按照1：0.9～1.1优选1：1.05钠含量的摩尔比混合。

9.根据权利要求4-8任一项所述的钠离子正极材料的制备方法，其特征在于，步骤5)中，烧结温度为650～760℃优选为700℃，烧结时间为12～15h优选为14h。

10.权利要求1-3任一项所述的层状钠离子正极材料或权利要求4-7任一项所述的钠离子正极材料的制备方法得到的层状钠离子正极材料的应用，其特征在于，将所述层状钠离子正极材料用于制备钠离子电池或钠离子电池正极。