[發明專利]正極活性材料、正極極片及鈉離子電池

在審

• 申請號: 202211178783.3
• 申請日: 2019-01-11
• 公開（公告）號: CN115472818A
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 劉倩;林文光;梁成都;郭永勝
• 申請（專利權）人: 寧德時代新能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M4/131;H01M10/054
• 代理公司: 北京辰權知識產權代理有限公司 11619
• 代理人: 張曉玲

本申請公開了一種正極活性材料、正極極片及鈉離子電池，正極活性材料的分子式為Na_1?xCu_hFe_kMn_lM_mO_2?y，分子式中，M為過渡金屬位摻雜元素，且M為Li、Be、B、Mg、Al、K、Ca、Ti、Co、Ni、Zn、Ga、Sr、Y、Nb、Mo、In、Sn及Ba中的一種或多種，0x≤0.33，0h≤0.24，0≤k≤0.32，0l≤0.68，0≤m0.1，h+k+l+m＝1，0≤y0.2；正極活性材料的水含量為6000ppm以下；正極活性材料具有六方層狀晶體結構；正極活性材料在X射線衍射下包含(003)晶面的特征衍射峰和(104)晶面的特征衍射峰，且(003)晶面的特征衍射峰的半峰寬為0.01°～0.5°，(104)晶面的特征衍射峰的半峰寬為0.01°～0.5°。采用本申請提供的正極活性材料，能夠使鈉離子電池同時兼顧較高的初始容量、安全性能及循環性能。

本申請是針對申請日為2019年01月11日、申請號為201910026508.1、發明名稱為“正極活性材料、正極極片及鈉離子電池”的申請提出的分案申請。

技術領域

本申請屬于儲能裝置技術領域，尤其涉及一種正極活性材料、正極極片及鈉離子電池。

背景技術

目前，鋰離子電池占據動力電池的核心地位，同時鋰離子電池也面臨著極大的挑戰，如鋰資源的日益緊缺、上游材料價格不斷攀升、循環回收技術開發滯后、老舊電池循環回收利用率低下等問題。鈉離子電池能夠利用鈉離子在正負極之間的脫嵌過程實現充放電，而且鈉資源的儲量遠比鋰豐富、分布更為廣泛、成本遠比鋰低，因此鈉離子電池成為很有潛能替代鋰離子電池的新一代電化學體系。但是，當前被廣泛研究的用于鈉離子電池的正極活性材料，其實際容量及循環性能較差，阻礙了鈉離子電池的商業化進程。

發明內容

鑒于背景技術中存在的問題，本申請提供一種正極活性材料、正極極片及鈉離子電池，旨在使正極活性材料具有較高的容量發揮及循環性能。

為了達到上述目的，本申請第一方面提供一種正極活性材料，正極活性材料的分子式為Na_1-xCu_hFe_kMn_lM_mO_2-y，分子式中，M為過渡金屬位摻雜元素，且M為Li、Be、B、Mg、Al、K、Ca、Ti、Co、Ni、Zn、Ga、Sr、Y、Nb、Mo、In、Sn及Ba中的一種或多種，0x≤0.33，0h≤0.24，0≤k≤0.32，0≤l≤0.68，0≤m0.1，h+k+l+m＝1，0≤y0.2；正極活性材料的水含量為6000ppm以下。

本申請第二方面提供一種正極極片，正極極片包括正極集流體以及設置于正極集流體上的正極活性物質層，其中正極活性物質層包括根據本申請第一方面的正極活性材料。

本申請第三方面提供一種鈉離子電池，鈉離子電池包括根據本申請第二方面的正極極片。

相對于現有技術，本申請至少具有以下有益效果：

本申請提供的正極活性材料滿足分子式Na_1-xCu_hFe_kMn_lM_mO_2-y，其具有特定的化學組成和水含量，使得正極活性材料具有較高的導離子性和導電性，還有利于減少正極活性材料界面副反應，從而能夠提高正極活性材料的充放電容量發揮及循環性能。

并且，由于本申請的正極活性材料具有上述特定的化學組成和水含量，有效抑制了顆粒表面發生不可逆的化學反應而形成不具備電化學活性的氫氧化鈉層，減少可逆鈉離子的損失，從而提高正極活性材料的容量保持率；還使得正極活性材料對空氣及二氧化碳穩定，有效抑制了顆粒表面發生不可逆的化學反應而形成不具備電化學活性的碳酸鈉層，進一步減少可逆鈉離子的損失，從而進一步提高正極活性材料的容量保持率。