[发明专利]一种钠离子电池铜铁锰基正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种钠离子电池铜铁锰基正极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1将钠源、铜源、铁源、锰源和掺杂源M溶解于去离子水中，再加入燃料，搅拌均匀得混合溶液；

S2将所述混合溶液置于马弗炉中进行自蔓延燃烧，所述自蔓延燃烧是先将马弗炉升温到300-500℃，再将所述混合溶液置于马弗炉中，混合溶液在含氧氛围下进行燃烧，燃烧时间为1-60min，得到前驱体；

S3将所述前驱体进行煅烧，所述煅烧的温度为600-900℃，时间为1-10h，得到所述钠离子电池铜铁锰基正极材料。

2.根据权利要求1所述钠离子电池铜铁锰基正极材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中所述钠源选自硝酸钠、乙酸钠、柠檬酸钠、碳酸钠中的至少一种；

任选的，所述铜源选自硝酸铜、乙酸铜、硫酸铜中的至少一种；

任选的，所述铁源选自硝酸铁、乙酸铁、柠檬酸铁、硫酸亚铁中的至少一种；

任选的，所述锰源选自乙酸锰、硝酸锰、硫酸锰中的一种；

任选的，所述掺杂源M为Ni、Co、Mg、Zn、Zr、Ca、Al、V、Ti、Nb、W、Mo、Ce、Li、Na、K的可溶性盐中的至少一种。

3.根据权利要求1所述钠离子电池铜铁锰基正极材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中所述钠源、所述铁源、所述铜源、所述锰源、所述掺杂源M的加量按照分子式中对应元素的摩尔比例，分子式为Na_a[Cu_bFe_cMn_dM_1-b-c-d]O₂，其中，0.6≤a≤1，0＜b≤0.3，0＜c≤0.5，0＜d≤0.9，0.8≤b+c+d≤1。

4.根据权利要求1-3中任一项所述钠离子电池铜铁锰基正极材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中，当所述钠源、所述铜源、所述铁源、所述锰源、所述掺杂源M中含有硝酸盐时，所述燃料为柠檬酸、草酸、抗坏血酸、甘氨酸、蔗糖、葡萄糖、尿素中的至少一种，所述燃料的加量为所述硝酸盐摩尔数的1-10倍。

5.根据权利要求1-3中任一项所述钠离子电池铜铁锰基正极材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中，当所述钠源、所述铜源、所述铁源、所述锰源、所述掺杂源M中不含有硝酸盐时，所述燃料为柠檬酸、草酸、抗坏血酸、甘氨酸、蔗糖、葡萄糖、尿素中的至少一种，同时还加入硝酸，搅拌均匀得到所述混合溶液，其中，所述燃料的加量为所述硝酸摩尔数的1-10倍，所述硝酸的加量为所述混合溶液的总离子摩尔数的0.1-1倍。

6.根据权利要求1-3所述钠离子电池铜铁锰基正极材料的制备方法，其特征在于：步骤S2中，先将马弗炉升温到400-500℃，再将所述混合溶液置于马弗炉中，混合溶液在含氧氛围下进行燃烧，燃烧时间为5-30min，得到前驱体。

7.根据权利要求6所述钠离子电池铜铁锰基正极材料的制备方法，其特征在于：步骤S3中，将所述前驱体进行煅烧，煅烧时的升温速度为1-10℃/min，煅烧温度700-850℃。

8.权利要求1-7任一项所述钠离子电池铜铁锰基正极材料的制备方法制备得到的钠离子电池铜铁锰基正极材料，其特征在于：所述钠离子电池铜铁锰基正极材料的分子式为Na_a[Cu_bFe_cMn_dM_1-b-c-d]O₂，其中，0.6≤a≤1，0＜b≤0.3，0＜c≤0.5，0＜d≤0.9，0.8≤b+c+d≤1，为P2或O3型层状氧化物，单个颗粒具有微纳米结构，颗粒厚度为0.05-1μm，单个颗粒的粒径为1-50μm，材料的纯度大于等于99％。

9.一种电极，包含权利要求8所述钠离子电池铜铁锰基正极材料。

10.一种钠离子电池，包含权利要求9所述电极，其特征在于：所述钠离子电池在2-4.2V电压范围内以10mA/g进行充放电时放电比容量为150-160mAh/g，循环50次后容量保持率为90％-92％；在空气中放置1个月后，以20mA/g进行充放电时放电比容量大于等于120mAh/g。