[发明专利]一种钠正极活性材料及其制备方法、钠离子电池和用电装置

说明书

本发明提供一种钠正极活性材料及其制备方法、钠离子电池和用电装置。本发明的钠正极活性材料满足如下条件：pHsubgt;1/subgt;‑pHsubgt;2/subgt;≤1.0，且pHsubgt;1/subgt;和pHsubgt;2/subgt;均小于等于13.0；其中，pHsubgt;1/subgt;为所述钠正极活性材料溶解在水中测试得到的pH值；pHsubgt;2/subgt;为所述钠正极活性材料溶解在醇类有机溶剂中测试得到的pH值。本发明选用钠正极活性材料在水和醇类有机溶剂中的pH差值来进行筛选，可以更加精准地筛选得到层状结构稳定、与水的反应较少、有利于电池加工的正极活性材料，能够制备得到循环性能和初始放电比容量均较好的钠离子电池材料。

技术领域

本发明涉及电池材料技术领域，尤其是一种钠正极活性材料及其制备方法、钠离子电池和用电装置。

背景技术

随着新能源汽车与电网储能的快速发展，锂资源消耗量在不断增大，在此背景下，与锂离子电池具有相同工作原理和相似电池构件的钠离子电池再次受到关注。钠离子电池不仅具有钠资源储量丰富、分布广泛、成本低廉、环境友好和兼容锂离子电池现有生产设备的优势，还具有较好的功率特性、宽温度范围适应性、安全性能和无过放电问题等优势。同时借助于正负极均可采用铝箔集流体构造双极性电池这一特点，可进一步提升钠离子电池的能量密度，使钠离子电池向着低成本、长寿命、高比能和高安全的方向迈进，因此，在部分领域钠离子电池是替代锂离子电池比较理想的能源技术，近年来在学术界和工业界都是研究的热点。

在钠离子电池正极活性材料中，层状材料拥有二维传输通道，钠离子传输较快，且层状材料的压实密度较高，使钠离子电池能拥有更高的能量密度，应用的范围更广，是比较理想的正极材料。

但是钠离子电池层状材料也存在一些问题，合成后的材料在空气中的稳定性较差，特别是潮湿的空气中影响会进一步加剧，主要是不稳定的层状材料会与水发生Na-H交换反应生成较多的NaOH，由于生成的碱性杂质较多，材料的pH会显著增大，吸水会变严重，导致浆料在加工过程中出现凝胶使其难以涂布，后续在电化学反应过程中杂质与电解液会发生反应导致产气增加，严重影响循环性能和安全性能。

因此，需要提供一种结构稳定、不易吸水的钠正极活性材料，来改善电池的加工性能和电化学性能。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的钠正极活性材料的层状结构不稳定，易吸水导致难以涂布，以及在充放电过程中易产气影响电池的循环性能和安全性能的缺陷，提供一种结构稳定、不易吸水的钠正极活性材料。本发明的钠正极活性材料，溶解在水中测得的pH值和溶解在醇类有机溶剂中测得的pH值的差值在1.0以内，且溶解在醇类有机溶剂中和溶解在水中测得的pH13，满足上述条件的正极材料的层状结构稳定，与水的反应较少，有利于电池加工，且能提升循环稳定性，降低安全风险，同时还能够进一步提升其制备得到的电池的初始放电比容量。

本发明的另一目的在于，提供所述钠正极活性材料的制备方法。

本发明的另一目的在于，提供由所述钠正极活性材料制备得到的钠离子电池。

本发明的另一目的在于，提供包括上述钠离子电池的用电装置。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种钠正极活性材料，所述钠正极活性材料包括层状金属氧化物，所述钠正极活性材料满足如下条件：

pH₁-pH₂≤1.0，且pH₁和pH₂均小于等于13.0；

其中，pH₁为所述钠正极活性材料溶解在水中测试得到的pH值；pH₂为所述正极活性材料溶解在醇类有机溶剂中测试得到的pH值。