本發明涉及電池，具體涉及一種鈉離子電池正極材料及其制備方法、鈉離子電池、涉電設備。

背景技術：

1、近年來，鈉離子電池在消費電子、電動汽車和規模儲能等領域展現出優異的發展和應用前景。由于鈉離子層狀氧化物具有容量高、制備簡單、電壓范圍可調等優勢，在學術界和產業界得到了廣泛的關注和研究。包覆改性在鈉離子層狀氧化物正極材料的應用較多且效果顯著。目前通常使用氧化物進行包覆，如fe2o3、nio、al2o3等，但氧化物涂層易受到氫氟酸侵蝕，影響包覆改性效果。

技術實現思路

1、本發明的目的在于提供一種鈉離子電池正極材料及其制備方法、鈉離子電池、涉電設備，用以提高鈉離子電池正極材料結構穩定性、降低表面殘堿，進而提升電池的循環性能，使電池兼顧容量和循環性能。

2、為了實現上述目的，本發明的第一方面提供一種鈉離子電池正極材料，所述正極材料包括基體和包覆在所述基體表面的包覆層，所述基體包括層狀氧化物；所述包覆層包括具有p2相的naxmn1-ym'yozfβ，其中0.6<x<0.8，0<y≤0.05，1.9<z≤2.1，0<β≤0.05，m'選自ni、fe、co、ti、li、mn中的至少一種。

3、一些實施方式中，所述基體包括具有o3相的層狀氧化物；可選地，所述層狀氧化物的化學通式為naimfαoj，其中0.6<i<1.1，0≤α≤0.05，1.9<j≤2.1，m選自ni、fe、mn、co、ti、cu、ca、zn、mg、al、y、ce、sr、sn、ba、la、li中的至少一種。

4、一些實施方式中，所述p2相與o3相的質量比為(0.01-0.05)：1。

5、一些實施方式中，所述正極材料滿足以下條件中的至少一項：

6、a.所述基體中含有的氟元素的濃度小于所述包覆層中含有的氟元素的濃度；

7、b.所述包覆層的化學通式為naxmn1-ym'yozfβ，其中0.6<x<0.7，0<y≤0.02，1.9<z≤2.1，0<β≤0.02，m'選自mn、co、li中的至少一種；

8、c.所述包覆層的平均厚度5-50nm；

9、d.所述正極材料的d50為3-20μm；

10、e.所述包覆層的質量占所述基體質量的1-5％。

11、本發明的第二方面提供一種如第一方面所述的鈉離子電池正極材料的制備方法，所述方法包括：

12、將包括含錳化合物、含m'的氟化物以及所述基體的第一混合物進行第一燒結，得到所述正極材料。

13、一些實施方式中，所述方法滿足以下條件中的至少一項：

14、(1)所述含錳化合物選自mnco3、mno、mn2o3、mno2、mn2o7、mn3o4中的至少一種；

15、(2)所述含m'的氟化物中的所述m'選自ni、fe、co、ti、li、mn中的至少一種；

16、(3)所述第一燒結的溫度為400-700℃，時間為4-8h；可選地，所述第一燒結的溫度為500-600℃，時間為6-8h；

17、(4)所述第一燒結的升溫速率為1-5℃/min；可選地，所述第一燒結的升溫速率為1-3℃/min；

18、(5)所述基體為多晶顆粒或單晶顆粒；

19、(6)所述第一混合物中所述包覆層和所述基體的質量比為(0.01-0.05):1。

20、一些實施方式中，所述基體通過將包括鈉源和金屬m源在內的第二混合物進行第二燒結后得到。

21、一些實施方式中，所述方法滿足以下條件中的至少一項：

22、a.所述鈉源選自碳酸鈉、氫氧化鈉、碳酸氫鈉中的至少一種；

23、b.所述金屬m源選自含金屬m的氧化物、含金屬m的氫氧化物、含金屬m的碳酸鹽中的至少一種；

24、c.所述金屬m源中的m選自ni、fe、mn、co、ti、cu、ca、zn、mg、al、y、ce、sr、sn、ba、la、li中的至少一種；

25、d.所述第二燒結溫度為800-1100℃，時間為10-15h；

26、e.所述第二燒結的升溫速率為1-3℃/min；

27、f.所述第二混合物中的鈉與金屬m的元素摩爾比為(0.6-1.1)：1。

28、本發明的第三方面提供一種鈉離子電池，包括第一方面所述的鈉離子電池正極材料。

29、本發明的第四方面提供一種涉電設備，包括第三方面所述的鈉離子電池。

30、與現有技術相比，本發明提供的技術方案至少具有以下優勢：

31、本發明提供的鈉離子電池正極材料，一方面p2相包覆層具良好的結構穩定性，形成的f-mn鍵既能減少電解液中氟化氫侵蝕造成的錳元素溶解，又能抑制mn3+的姜泰勒效應引起的晶格扭曲，能夠顯著提升電池的循環性能，另一方面，包覆層能夠降低基體的表面殘鈉，還能在鈉離子脫出/嵌入過程中提供電荷補償、提供快速na+擴散通道，以及緩解放電中壓下降趨勢，從而使電池兼顧了容量和循環性能。

技術特征：

1.一種鈉離子電池正極材料，其特征在于，所述正極材料包括基體和包覆在所述基體表面的包覆層，所述基體包括層狀氧化物；所述包覆層包括具有p2相的naxmn1-ym'yozfβ，其中0.6<x<0.8，0<y≤0.05，1.9<z≤2.1，0<β≤0.05，m'選自ni、fe、co、ti、li、mn中的至少一種。

2.根據權利要求1所述的鈉離子電池正極材料，其特征在于，所述基體包括具有o3相的層狀氧化物；

3.根據權利要求2所述的鈉離子電池正極材料，其特征在于，所述p2相與o3相的質量比為(0.01-0.05)：1。

4.根據權利要求1-3任一項所述的鈉離子電池正極材料，其特征在于，所述正極材料滿足以下條件中的至少一項：

5.一種如權利要求1-4中任意一項所述的鈉離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，所述方法包括：

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法滿足以下條件中的至少一項：

7.根據權利要求5所述的鈉離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，所述基體通過將包括鈉源和金屬m源在內的第二混合物進行第二燒結后得到。

8.根據權利要求7所述的鈉離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，所述方法滿足以下條件中的至少一項：

9.一種鈉離子電池，其特征在于，包括權利要求1-4任意一項所述的鈉離子電池正極材料。

10.一種涉電設備，其特征在于，包括權利要求9所述的鈉離子電池。

技術總結
本發明涉及電池技術領域，公開了一種鈉離子電池正極材料及其制備方法、鈉離子電池、涉電設備。所述正極材料包括基體和包覆在所述基體表面的包覆層，所述基體包括層狀氧化物；所述包覆層包括具有P2相的Na<subgt;x</subgt;Mn<subgt;1?y</subgt;M'<subgt;y</subgt;O<subgt;z</subgt;F<subgt;β</subgt;，其中0.6<x<0.8，0<y≤0.05，1.9<z≤2.1，0<β≤0.05，M'選自Ni、Fe、Co、Ti、Li、Mn中的至少一種。本發明提供的鈉離子電池正極材料，一方面P2相包覆層具良好的結構穩定性，也能顯著提升電池的循環性能，另一方面，包覆層能夠降低基體的表面殘鈉，還能在鈉離子脫出/嵌入過程中提供電荷補償、提供快速Na<supgt;+</supgt;擴散通道，以及緩解放電中壓下降趨勢，從而使電池兼顧了容量和循環性能。

技術研發人員：孫超遠,閻曉靜,訚碩,艾延齡,吳邦輝
受保護的技術使用者：中偉新材料股份有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28