【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及電池，尤其涉及一種錳基氧化物材料、制備方法、正極極片、電池及用電設(shè)備。
技術(shù)介紹
1、鋰離子電池是目前已經(jīng)得到廣泛商用的一種二次電池體系。鋰離子電池中必須用到含鋰材料。鋰資源較為有限的儲(chǔ)量且較高的成本是制約鋰離子電池進(jìn)一步發(fā)展的重要因素。相較于鋰資源，鈉資源的儲(chǔ)量明顯更為豐富且獲取成本低廉，因此具有更為廣泛的應(yīng)用前景。
2、鈉離子電池能量密度的提升很大程度上依賴于正極材料可逆容量和電壓的提高。相較于鋰離子，鈉離子體積較大，在材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和動(dòng)力學(xué)性能等方面要求更為嚴(yán)苛，發(fā)展具備商業(yè)化前景的鈉離子電池正極材料具有更高的挑戰(zhàn)性。具有混合陽離子和氧陰離子的新型層狀氧化物具有較高的工作電壓和較高的比容量，引起了較為廣泛的關(guān)注。然而該類氧化物材料在氧化還原反應(yīng)過程中的活性和可逆性仍然較差，在充放電過程中的放電比容量和容量保持率有待于進(jìn)一步提高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、基于此，有必要針對(duì)上述
技術(shù)介紹
中的問題，提供一種能夠在獲得較高的放電比容量的同時(shí)提高容量保持率的錳基氧化物材料。
2、第一方面，根據(jù)本公開的一些實(shí)施例，提供了一種錳基氧化物材料，所述錳基氧化物材料具有p2相晶體結(jié)構(gòu)特征，所述錳基氧化物材料的化學(xué)式為namlianibzrcm1-a-b-c-dmndo2，m包括al、ru和fe中的一種或多種且m中不含有co；其中，0＜a≤0.2，0＜b≤0.2，0.01≤c≤0.2，d≥0.5。
3、在本公開的一些實(shí)施例中，在所述錳基氧化物材料中，0.
4、在所述錳基氧化物材料中，0.03≤c≤0.15；和/或，
5、在所述錳基氧化物材料中，d≥0.6；和/或，
6、在所述錳基氧化物材料中，0≤1-a-b-c-d≤0.1。
7、在本公開的一些實(shí)施例中，在所述錳基氧化物材料中，b:c=1:（0.4~2）；和/或，
8、在所述錳基氧化物材料中，b:d=1:（5~8）。
9、在本公開的一些實(shí)施例中，0.6≤m≤0.9。
10、在本公開的一些實(shí)施例中，在所述錳基氧化物材料中，a:b=（4~10）:1。
11、在本公開的一些實(shí)施例中，所述錳基氧化物材料的化學(xué)式選自na0.82li0.12ni0.12ru0.05zr0.05mn0.66o2、na0.78li0.10ni0.10ru0.05zr0.05mn0.70o2、na0.75li0.10ni0.10al0.04zr0.06mn0.70o2、na0.80li0.10ni0.10fe0.05zr0.05mn0.70o2或者na0.80li0.10ni0.08zr0.12mn0.70o2。
12、第二方面，根據(jù)本公開的一些實(shí)施例，還提供了一種錳基氧化物材料的制備方法，包括如下步驟：
13、將鈉源、鋰源、鎳源、鋯源、錳源和m源按照m:a:b:c:d:（1-a-b-c-d）的比例混合并進(jìn)行球磨處理，以形成混合前驅(qū)體；
14、對(duì)所述混合前驅(qū)體進(jìn)行煅燒處理，控制煅燒溫度為700℃~950℃。
15、第三方面，根據(jù)本公開的一些實(shí)施例，還提供了一種正極極片，其包括集流體和設(shè)置于所述集流體上的活性物質(zhì)層，所述活性物質(zhì)層包括如上述任一實(shí)施例所述的錳基氧化物材料。
16、第三方面，根據(jù)本公開的一些實(shí)施例，還提供了一種電池，其包括正極、負(fù)極和電解質(zhì)，所述正極和所述負(fù)極相對(duì)設(shè)置，所述電解質(zhì)位于所述正極和所述負(fù)極之間，所述正極包括如上述任一實(shí)施例所述的錳基氧化物材料，或者所述正極包括如上述任一實(shí)施例所述的正極極片。
17、第四方面，根據(jù)本公開的一些實(shí)施例，還提供了一種用電設(shè)備，其包括功能主體和如上述任一實(shí)施例所述的電池，所述電池用于為所述功能主體供能。
18、本公開至少一個(gè)實(shí)施例中的錳基氧化物材料的化學(xué)式為namlianibzrcm1-a-b-c-dmndo2且具有p2相晶體結(jié)構(gòu)特征，是一種層狀的錳基氧化物材料。其中采用鋰元素、鎳元素和鋯元素取代部分錳元素。本公開的專利技術(shù)人在研究過程中發(fā)現(xiàn)，采用上述占比的鋰元素、鎳元素和鋯元素?fù)诫s入錳基氧化物材料中，能夠顯著提高陰離子氧化還原反應(yīng)的活性和可逆性，增強(qiáng)了晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，抑制了材料在高度脫鈉狀態(tài)下的不可逆相變，因而該錳基氧化物材料具有顯著較高的放電比容量和長(zhǎng)循環(huán)穩(wěn)定性。此外，本公開至少一個(gè)實(shí)施例的錳基氧化物材料中不含鈷等元素，還具有原材料豐富且成本較低、無毒無害的優(yōu)點(diǎn)。
19、上述說明僅是本專利技術(shù)技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本專利技術(shù)的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本專利技術(shù)的較佳實(shí)施例說明如后。
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1.一種錳基氧化物材料，其特征在于，所述錳基氧化物材料具有P2相晶體結(jié)構(gòu)特征，所述錳基氧化物材料的化學(xué)式為NamLiaNibZrcM1-a-b-c-dMndO2，M包括Al、Ru和Fe中的一種或多種且M中不含有Co；其中，0＜a≤0.2，0＜b≤0.2，0.01≤c≤0.2，d≥0.5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的錳基氧化物材料，其特征在于，在所述錳基氧化物材料中，0.05≤b≤0.15；和/或，
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的錳基氧化物材料，其特征在于，
4.根據(jù)權(quán)利要求1~3任意一項(xiàng)所述的錳基氧化物材料，其特征在于，0.6≤m≤0.9。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的錳基氧化物材料，其特征在于，在所述錳基氧化物材料中，a:b=（4~10）:1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1~3及5任意一項(xiàng)所述的錳基氧化物材料，其特征在于，所述錳基氧化物材料的化學(xué)式選自Na0.82Li0.12Ni0.12Ru0.05Zr0.05Mn0.66O2、Na0.78Li0.10Ni0.10Ru0.05Zr0.05Mn0.70O2、Na0.75Li0.10Ni0.10
7.一種如權(quán)利要求1~6任意一項(xiàng)所述的錳基氧化物材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
8.一種正極極片，其特征在于，包括集流體和設(shè)置于所述集流體上的活性物質(zhì)層，所述活性物質(zhì)層包括如權(quán)利要求1~6任意一項(xiàng)所述的錳基氧化物材料。
9.一種電池，其特征在于，包括正極、負(fù)極和電解質(zhì)，所述正極和所述負(fù)極相對(duì)設(shè)置，所述電解質(zhì)位于所述正極和所述負(fù)極之間，所述正極包括如權(quán)利要求1~6任意一項(xiàng)所述的錳基氧化物材料，或者所述正極包括如權(quán)利要求8所述的正極極片。
10.一種用電設(shè)備，其特征在于，包括功能主體和如權(quán)利要求9所述的電池，所述電池用于為所述功能主體供能。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種錳基氧化物材料，其特征在于，所述錳基氧化物材料具有p2相晶體結(jié)構(gòu)特征，所述錳基氧化物材料的化學(xué)式為namlianibzrcm1-a-b-c-dmndo2，m包括al、ru和fe中的一種或多種且m中不含有co；其中，0＜a≤0.2，0＜b≤0.2，0.01≤c≤0.2，d≥0.5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的錳基氧化物材料，其特征在于，在所述錳基氧化物材料中，0.05≤b≤0.15；和/或，
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的錳基氧化物材料，其特征在于，
4.根據(jù)權(quán)利要求1~3任意一項(xiàng)所述的錳基氧化物材料，其特征在于，0.6≤m≤0.9。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的錳基氧化物材料，其特征在于，在所述錳基氧化物材料中，a:b=（4~10）:1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1~3及5任意一項(xiàng)所述的錳基氧化物材料，其特征在于，所述錳基氧化物材料的化學(xué)式選自na0.82li0.12ni0.12ru0.05zr0.05mn0.66o2、na0.78l...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙恩岳，李娜，張志剛，趙金奎，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：松山湖材料實(shí)驗(yàn)室，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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