一种低镍高能量密度O3型钠离子电池正极材料及其制备方法与流程

一种低镍高能量密度o3型钠离子电池正极材料及其制备方法
技术领域
1.本发明属于钠离子电池正极材料领域，具体涉及一种低镍高能量密度钠离子电池正极材料及其制备方法。


背景技术：

2.近年来，锂离子电池产业规模不断扩大，但锂离子电池的发展严重受限于锂资源的贫乏以及价格的剧烈波动，与之相比，钠离子电池在成本上具有显著优势，在储能以及低速电动车领域有望取代锂离子电池。
3.钠离子电池追求成本与能量密度的平衡性，层状钠离子正极材料相对于其它钠离子正极材料种类具有高能量密度，低成本、高振实密度、易于工业化等特点，是目前钠离子电池最主要的正极材料之一。由于层状材料在脱钠/嵌钠的过程中伴随了过渡金属的氧化还原，因此，过渡金属的种类显著影响了其充放电的容量以及电位。镍在氧化还原过程中伴随了ni
2+
到ni
4+
的双电子反应过程，且电位较高，是提升层状材料的容量和放电电压的主要元素。然而，镍的价格较高，而钠离子电池的核心优势是其低成本特质，因此，如何使用尽可能低的ni实现高能量密度是本领域面临的重大难题。
4.层状钠离子材料的堆叠方式以及钠的占位不同会形成p2、o3两种不同的相。其中，p2相的容量较低(≤105mah/g，2.0-4.0v vs na/na
+
)，而放电电压较高(3.3v，vs na/na
+
)。o3相的容量较高(≥120mah/g，2.0-4.0v vs na/na
+
)，但放电电压较低(3.0v，vs na/na
+
)。因此，如何利用低的镍含量实现同时具备较高的容量(≥120mah/g，2.0-4.0v vs na/na
+
)和放电电压(≥3.2v，vs na/na
+
)的o3相材料是开发低成本高能量密度层状钠离子正极材料的关键问题(xiao et al.，adv.funct.mater.,2023,2212607)。已商业化的以nani
1/3
mn
1/3
fe
1/3
o2及铜取代的na[cu
1/9
ni
2/9
fe
1/3
mn
1/3
]o2为代表的o3相材料分别可实现127mah/g，3.0v的平均电压及127mah/g，3.1v的平均电压。然而，前者的ni使用量较大，使得材料成本偏高，而后者虽然用cu取代ni可实现平均电压的提升，但目前市场上的cu价格急剧升高，使得铜基正极材料逐渐失去其成本优势。
[0005]
为解决上述现有技术中层状正极材料的镍含量降低导致容量和平均放电电压的下降的问题，本发明提出一种低镍高能量密度钠离子电池正极材料及其制备方法，该方法利用以zn为代表的元素控制层状材料的微观电子结构，使其同时兼具高容量和高放电电压，从而实现更高的能量密度，同时将原材料成本降低约20％-30％。


技术实现要素：

[0006]
本发明针对上述背景技术中所指出的问题，提出了一种低镍高能量密度o3型钠离子电池正极材料及其制备方法，具体的，本发明提供了如下的技术方案：
[0007]
一种低镍高能量密度o3型钠离子电池正极材料，钠离子电池正极材料的分子式为naamn
x
feynizxmo2，其中，0.8≤a≤1，0.4≤x≤0.45，0.25≤y≤0.3，0.175≤z≤0.225，0.05≤m≤0.125，x为zn，mg，li中的任一项，且x元素位于层状材料的过渡金属元素层，占据过渡
金属元素层内的3b位点。优选的方案中，x元素为zn。
[0008]
进一步的，化学组分为0.8≤a≤1，0.4≤x≤0.425，0.25≤y≤0.275，0.175≤z≤0.225，0.05≤m≤0.1。
[0009]
进一步的，化学组分为0.8≤a≤1，0.425≤x≤0.45，0.275≤y≤0.3，0.175≤z≤0.225，0.05≤m≤0.1。
[0010]
进一步的，所述化学组分为0.8≤a≤1，0.4≤x≤0.425，0.275≤y≤0.3，0.175≤z≤0.225，0.1≤m≤0.125。
[0011]
更进一步的，化学组分为a＝0.83，x＝0.4，y＝0.3，z＝0.175,m＝0.125。
[0012]
本发明针对现有技术中层状正极材料的镍含量降低导致容量和平均放电电压的下降的问题，通过对比多种掺杂组合，提出了一种利用低价x元素(zn，mg，li)的方案。发明人研究发现，zn、mg、li元素能够改变ni的非占据轨道能量，使之更靠近费米能级，从而在更高电压产生电子得失，实现低镍状态下的容量和平均放电电压的同步提升。
[0013]
此外，发明人发现，利用zn、mg、li元素对层状氧化物脱/嵌钠过程中的层间滑移导致的相变过程的抑制作用，降低了o3-p3的相变程度，从而实现更高的循环稳定性。
[0014]
值得注意的是，本发明中，zn、mg、li元素本身不参与氧化还原，即容量贡献过程，其比例过高将影响材料体系内电化学活性元素含量，比例过低无法起到提高材料的平均电压的效果，通过对实验结果的归纳，得出上述各元素在效果最优下的含量关系。
[0015]
另一方面，本发明提供了一种低镍高能量密度o3型钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤包括：
[0016]
步骤1)将化学计量比的na、mn、ni、fe、x的氧化物或碳酸盐前驱体在球磨机中以300-500转/分钟的转速混合10-14小时，混合后的粉末取出压制成片；
[0017]
步骤2)将步骤1)得到的混合物在空气氛围下预烧结至400-600℃，并保持温度3-5小时；
[0018]
步骤3)在步骤2)的基础上继续升温至800-1000℃二次烧结，并保持温度12-14小时，随后随炉冷却至室温。
[0019]
进一步的，步骤1)中的转速为500转/分钟，混合时间为12小时。
[0020]
更进一步的，步骤2)中的烧结温度为500℃，保温时间为4小时。
[0021]
更进一步的，步骤3)中的二次烧结温度为900℃，保温时间为14小时。
[0022]
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
[0023]
①
本发明中经过改性后的钠离子电池正极材料成本低廉，制备工艺简单，原料来源易得，zn、mg、li元素能够改变ni的非占据轨道能量，使之更靠近费米能级，从而在更高电压产生电子得失，实现低镍状态下的容量和平均放电电压的同步提升，采用适当比例的x(zn、mg、li)可以显著提高材料的平均电压；x元素位于过渡金属层的3b位点，与3a位点的钠离子相比，具有更稳定的环境，不易发生离子迁移。
[0024]
②
本发明采用的两段烧结可以确保在低温下na2co3开始熔融分解，从而实现产物的均匀性。
[0025]
③
本发明相较于现有技术可在降低约33-44％的镍含量下表现出更优异的放电比能量，高容量(～130mah/g)以及更高的平均放电电压(从3.0v提升至3.24v)，使用该方法得到的正极材料能够达到413.4wh/kg的能量密度，在提高能量密度的同时显著降低其原材料
成本。
附图说明
[0026]
图1为本发明实施例1中，na
0.83
mn
0.4
fe
0.3
ni
0.175
zn
0.125
o2产品的xrd图；
[0027]
图2为本发明实施例1中，na
0.83
mn
0.4
fe
0.3
ni
0.175
zn
0.125
o2产品的半电池充放电曲线图；
[0028]
图3为本发明实施例1与对比例4中，na
0.83
mn
0.4
fe
0.3
ni
0.175
zn
0.125
o2产品与namn
0.33
ni
0.33
fe
0.33
o2的软包全电池充放电曲线图对比；
[0029]
图4为本发明实施例1中，na
0.83
mn
0.4
fe
0.3
ni
0.175
zn
0.125
o2产品的软包全电池循环稳定性图；
[0030]
图5为本发明实施例2中，na
0.83
mn
0.45
fe
0.3
ni
0.15
zn
0.1
o2产品的半电池充放电曲线图；
[0031]
图6为本发明实施例3中，na
0.83
mn
0.425
fe
0.25
ni
0.225
zn
0.1
o2产品的半电池充放电曲线图；
[0032]
图7为本发明实施例4中，na
0.83
mn
0.45
fe
0.275
ni
0.225
zn
0.05
o2产品的半电池充放电曲线图；
[0033]
图8为本发明对比例1中，na
0.83
mn
0.4
fe
0.4
zn
0.2
o2产品的半电池充放电曲线图；
[0034]
图9为本发明对比例2中，namn
0.4
ni
0.4
fe
0.2
o2产品的半电池充放电曲线图；
[0035]
图10为本发明对比例3中，namn
0.5
ni
0.4
fe
0.1
o2产品的半电池充放电曲线图；
[0036]
图11为本发明对比例4中，namn
0.33
ni
0.33
fe
0.33
o2产品的半电池充放电曲线图；
[0037]
图12为本发明实施例5中，na
0.83
mn
0.4
fe
0.3
ni
0.175
mg
0.125
o2产品的半电池充放电曲线图；
[0038]
图13为本发明实施例6中，na
0.83
mn
0.4
fe
0.3
ni
0.175
li
0.125
o2产品的半电池充放电曲线图；
[0039]
图14为本发明对比例5中，na
0.83
mn
0.4
fe
0.3
ni
0.175
mo
0.125
o2产品的半电池充放电曲线图；
[0040]
图15为本发明对比例6中，na
0.83
mn
0.4
fe
0.3
ni
0.175
zr
0.125
o2产品的半电池充放电曲线图；
[0041]
图16为本发明对比例7中，na
0.83
mn
0.4
fe
0.3
ni
0.175
nb
0.125
o2产品的半电池充放电曲线图；
[0042]
图17为本发明对比例8中，na
0.83
mn
0.4
fe
0.3
ni
0.175
sb
0.125
o2产品的半电池充放电曲线图；
[0043]
图18为本发明对比例9中，na
0.83
mn
0.4
fe
0.3
ni
0.175
al
0.125
o2产品的半电池充放电曲线图；
[0044]
图19为本发明对比例10中，na
0.83
mn
0.4
fe
0.3
ni
0.175
cu
0.125
o2产品的半电池充放电曲线图；
[0045]
图20为本发明对比例11中，na
0.83
mn
0.4
fe
0.3
ni
0.175
ti
0.125
o2产品的半电池充放电曲线图；
[0046]
本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0047]
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0048]
实施例1
[0049]
按照na
0.83
mn
0.4
fe
0.3
ni
0.175
zn
0.125
o2化学计量比，称取na2co3,mn2o3,nio,zno在球磨机中以500转/分钟混合12小时，混合后的粉末去除压制成片，然后在500℃空气气氛中预烧结4小时，然后升温至900℃，在空气气氛下烧结14小时，再自然冷却至室温。产物经xrd分析，具有o3相，见图1。精修结果显示，zn位于过渡金属层内的3b位点。以本实施例制备的材料作为正极，以金属钠为负极，聚丙烯为隔膜，naclo4为电解液盐，碳酸丙烯酯为电解液溶剂，装配纽扣电池，进行充放电测试，电流密度为12ma/g，电压范围为2-4v，充放电曲线如图2所示，产物的初始放电容量可达130mah/g，平均放电电压为3.24v，放电比能量为417wh/kg。以硬碳为负极，napf6为电解质盐，碳酸酯为电解液溶剂，将该材料组装成软包电池，如图3所示，可实现约3.2v的平均放电电压，显著高于以对比例4(namn
0.33
ni
0.33
fe
0.33
o2)为典型的高ni组分正极材料。如图4所示，由实施例1制作的软包电池可以实现600周循环96％的高容量保持率。
[0050]
实施例2
[0051]
按照na
0.83
mn
0.45
fe
0.3
ni
0.15
zn
0.1
o2化学计量比，称取na2co3,mn2o3,nio,zno在球磨机中以500转/分钟混合12小时，混合后的粉末去除压制成片，然后在500℃空气气氛中预烧结4小时，然后升温至900℃，在空气气氛下烧结14小时，再自然冷却至室温。以本实施例制备的材料作为正极，以金属钠为负极，聚丙烯为隔膜，naclo4为电解液盐，碳酸丙烯酯为电解液溶剂，装配纽扣电池，进行充放电测试，电流密度为12ma/g，电压范围为2-4v，充放电曲线如图5所示，产物的初始放电容量为115mah/g，平均放电电压为3.26v，放电比能量为366wh/kg。
[0052]
实施例3
[0053]
按照na
0.83
mn
0.425
fe
0.25
ni
0.225
zn
0.1
o2化学计量比，称取na2co3,mn2o3,nio,zno在球磨机中以500转/分钟混合12小时，混合后的粉末去除压制成片，然后在500℃空气气氛中预烧结4小时，然后升温至900℃，在空气气氛下烧结14小时，再自然冷却至室温。以本实施例制备的材料作为正极，以金属钠为负极，聚丙烯为隔膜，naclo4为电解液盐，碳酸丙烯酯为电解液溶剂，装配纽扣电池，进行充放电测试，电流密度为12ma/g，电压范围为2-4v，充放电曲线如图6所示，产物的初始放电容量为123.4mah/g，平均放电电压为3.26v，放电比能量为402.3wh/kg。
[0054]
实施例4
[0055]
按照na
0.83
mn
0.45
fe
0.275
ni
0.225
zn
0.05
o2化学计量比，称取na2co3,mn2o3,nio,zno在球磨机中以500转/分钟混合12小时，混合后的粉末去除压制成片，然后在500℃空气气氛中预烧结4小时，然后升温至900℃，在空气气氛下烧结14小时，再自然冷却至室温。以本实施例制备的材料作为正极，以金属钠为负极，聚丙烯为隔膜，naclo4为电解液盐，碳酸丙烯酯为电解液溶剂，装配纽扣电池，进行充放电测试，电流密度为12ma/g，电压范围为2-4v，充放电曲线如图7所示，产物的初始放电容量为122mah/g，平均放电电压为3.27v，放电比能量为399wh/kg。
[0056]
对比例1
[0057]
按照na
0.83
mn
0.4
fe
0.4
zn
0.2
o2化学计量比，称取na2co3,mn2o3,zno在球磨机中以500转/分钟混合12小时，混合后的粉末去除压制成片，然后在500℃空气气氛中预烧结4小时，然后升温至900℃，在空气气氛下烧结14小时，再自然冷却至室温。以本实施例制备的材料作为正极，以金属钠为负极，聚丙烯为隔膜，naclo4为电解液盐，碳酸丙烯酯为电解液溶剂，装配纽扣电池，进行充放电测试，电流密度为12ma/g，电压范围为2-4v，充放电曲线如图8所示，产物的初始放电容量为90.5mah/g，平均放电电压为3.2v，放电比能量为274.2wh/kg。
[0058]
对比例2
[0059]
按照namn
0.4
ni
0.4
fe
0.2
o2化学计量比，称取na2co3,mn2o3,fe2o
3,
nio,在球磨机中以500转/分钟混合12小时，混合后的粉末去除压制成片，然后在500℃空气气氛中预烧结4小时，然后升温至900℃，在空气气氛下烧结14小时，再自然冷却至室温。以本实施例制备的材料作为正极，以金属钠为负极，聚丙烯为隔膜，naclo4为电解液盐，碳酸丙烯酯为电解液溶剂，装配纽扣电池，进行充放电测试，电流密度为12ma/g，电压范围为2-4v，充放电曲线如图9所示，产物的初始放电容量为133.3mah/g，平均放电电压为3.0v，放电比能量为394.5wh/kg。
[0060]
对比例3
[0061]
按照namn
0.5
ni
0.4
fe
0.1
o2化学计量比，称取na2co3,mn2o3,fe2o3,nio,在球磨机中以500转/分钟混合12小时，混合后的粉末去除压制成片，然后在500℃空气气氛中预烧结4小时，然后升温至900℃，在空气气氛下烧结14小时，再自然冷却至室温。以本实施例制备的材料作为正极，以金属钠为负极，聚丙烯为隔膜，naclo4为电解液盐，碳酸丙烯酯为电解液溶剂，装配纽扣电池，进行充放电测试，电流密度为12ma/g，电压范围为2-4v，充放电曲线如图10所示，产物的初始放电容量为123.7mah/g，平均放电电压为3.1v，放电比能量为382.6wh/kg。
[0062]
对比例4
[0063]
按照namn
0.33
ni
0.33
fe
0.33
o2化学计量比，称取na2co3,mn2o3,fe2o3,nio,在球磨机中以500转/分钟混合12小时，混合后的粉末去除压制成片，然后在500℃空气气氛中预烧结4小时，然后升温至900℃，在空气气氛下烧结14小时，再自然冷却至室温。以本实施例制备的材料作为正极，以金属钠为负极，聚丙烯为隔膜，naclo4为电解液盐，碳酸丙烯酯为电解液溶剂，装配纽扣电池，进行充放电测试，电流密度为12ma/g，电压范围为2-4v，充放电曲线如图11所示，产物的初始放电容量为127.5mah/g，平均放电电压为3.0v，放电比能量为394.5wh/kg。
[0064]
表1实施例1-4和对比例1-4产品的性能对比
[0065]
[0066][0067]
由表1可以看出，实施例1-4与对比例1-4相比，在体系中存在适当比例的zn时，显著降低ni的比例后仍然维持了高能量密度，完全不使用ni则会导致能量密度的大幅度降低，但降低ni的比例存在拐点，即当ni含量由0.175降低至0.15时，明显出现了能量密度的下降。此外，当体系中不存在zn时，如对比例2-4所示，提高ni的比例不一定能实现更高的能量密度，高ni含量的正极材料反而无法获得理想的效果。
[0068]
上述实施例与对比例证明加入适量的zn以后可以充分激活ni的活性，降低ni的使用，减少原料成本的同时，实现了放电容量与放电比能量的同步提升。需要适当比例的原因是zn
2+
本身不参与氧化还原，即容量贡献过程，因此比例过高影响材料体系内电化学活性元素含量，比例过低无法起到应有的效果。
[0069]
实施例5
[0070]
材料的制备工艺如实施例1，不同之处在于使用同等摩尔数的mgo代替zno。以本对比例制备的材料作为正极，以金属钠为负极，聚丙烯为隔膜，naclo4为电解液盐，碳酸丙烯酯为电解液溶剂，装配纽扣电池，进行充放电测试，电流密度为12ma/g，电压范围为2-4v，充放电曲线如图12所示，产物的初始放电容量为120mah/g，平均放电电压为3.19v，放电比能量为383wh/kg。
[0071]
实施例6
[0072]
材料的制备工艺如实施例1，不同之处在于使用同等摩尔数的li2co3代替zno。以本对比例制备的材料作为正极，以金属钠为负极，聚丙烯为隔膜，naclo4为电解液盐，碳酸丙烯酯为电解液溶剂，装配纽扣电池，进行充放电测试，电流密度为12ma/g，电压范围为2-4v，充放电曲线如图13所示，产物的初始放电容量为123mah/g，平均放电电压为3.163v，放电比能量为389wh/kg。
[0073]
对比例5
[0074]
材料的制备工艺如实施例1，不同之处在于使用同等摩尔数的moo2代替zno。以本对比例制备的材料作为正极，以金属钠为负极，聚丙烯为隔膜，naclo4为电解液盐，碳酸丙烯酯为电解液溶剂，装配纽扣电池，进行充放电测试，电流密度为12ma/g，电压范围为2-4v，充放电曲线如图14所示，产物的初始放电容量为115mah/g，平均放电电压为3.05v，放电比能量为350wh/kg。
[0075]
对比例6
[0076]
材料的制备工艺如实施例1，不同之处在于使用同等摩尔数的zro2代替zno。以本对比例制备的材料作为正极，以金属钠为负极，聚丙烯为隔膜，naclo4为电解液盐，碳酸丙烯酯为电解液溶剂，装配纽扣电池，进行充放电测试，电流密度为12ma/g，电压范围为2-4v，充放电曲线如图15所示，产物的初始放电容量为120mah/g，平均放电电压为3.09v，放电比能量为371wh/kg。
[0077]
对比例7
[0078]
材料的制备工艺如实施例1，不同之处在于使用同等摩尔数的nb2o5代替zno。以本对比例制备的材料作为正极，以金属钠为负极，聚丙烯为隔膜，naclo4为电解液盐，碳酸丙烯酯为电解液溶剂，装配纽扣电池，进行充放电测试，电流密度为12ma/g，电压范围为2-4v，
充放电曲线如图16所示，产物的初始放电容量为109mah/g，平均放电电压为3.04v，放电比能量为331wh/kg。
[0079]
对比例8
[0080]
材料的制备工艺如实施例1，不同之处在于使用同等摩尔数的sbo2代替zno。以本对比例制备的材料作为正极，以金属钠为负极，聚丙烯为隔膜，naclo4为电解液盐，碳酸丙烯酯为电解液溶剂，装配纽扣电池，进行充放电测试，电流密度为12ma/g，电压范围为2-4v，充放电曲线如图17所示，产物的初始放电容量为110mah/g，平均放电电压为2.89v，放电比能量为318wh/kg。
[0081]
对比例9
[0082]
材料的制备工艺如实施例1，不同之处在于使用同等摩尔数的al2o3代替zno。以本对比例制备的材料作为正极，以金属钠为负极，聚丙烯为隔膜，naclo4为电解液盐，碳酸丙烯酯为电解液溶剂，装配纽扣电池，进行充放电测试，电流密度为12ma/g，电压范围为2-4v，充放电曲线如图18所示，产物的初始放电容量为109mah/g，平均放电电压为3.04v，放电比能量为331wh/kg。
[0083]
对比例10
[0084]
材料的制备工艺如实施例1，不同之处在于使用同等摩尔数的cuo代替zno。以本对比例制备的材料作为正极，以金属钠为负极，聚丙烯为隔膜，naclo4为电解液盐，碳酸丙烯酯为电解液溶剂，装配纽扣电池，进行充放电测试，电流密度为12ma/g，电压范围为2-4v，充放电曲线如图19所示，产物的初始放电容量为109mah/g，平均放电电压为3.04v，放电比能量为331wh/kg。
[0085]
对比例11
[0086]
材料的制备工艺如实施例1，不同之处在于使用同等摩尔数的tio2代替zno。以本对比例制备的材料作为正极，以金属钠为负极，聚丙烯为隔膜，naclo4为电解液盐，碳酸丙烯酯为电解液溶剂，装配纽扣电池，进行充放电测试，电流密度为12ma/g，电压范围为2-4v，充放电曲线如图20所示，产物的初始放电容量为109mah/g，平均放电电压为3.04v，放电比能量为331wh/kg。
[0087]
表2实施例5-6和对比例5-11产品的性能对比
[0088][0089]
由表2可以看出，当采用zn以外的元素时，mg和li能够起到相近的作用，即放电容量和放电电压均超过以对比例3-4为例的高ni组分，但其他元素无法达到相应的效果，这是由于mg和li进入过渡金属层以后改变了过渡金属，尤其是镍的态密度，导致镍能够在更高
电压下贡献容量。
[0090]
综上所述，本发明相较于现有技术可在降低约33-44％的镍使用量下表现出更优异的放电比能量，高容量(～130mah/g)以及更高的平均放电电压(从3.0v提升至3.20v)，使用该方法得到的正极材料能够达到413.4wh/kg的能量密度，在提高能量密度的同时显著降低其原材料成本。
[0091]
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。
[0092]
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种低镍高能量密度o3型钠离子电池正极材料，其特征在于，所述钠离子电池正极材料的分子式为na
a
mn
x
fe
y
ni
z
x
m
o2，其中，0.8≤a≤1，0.4≤x≤0.45，0.25≤y≤0.3，0.175≤z≤0.225，0.05≤m≤0.125，所述x元素为zn，mg，li中的任一项，且所述x元素位于层状材料的过渡金属元素层，占据过渡金属元素层内的3b位点。2.根据权利要求1所述的低镍高能量密度o3型钠离子电池正极材料，其特征在于，化学组分为0.8≤a≤1，0.4≤x≤0.425，0.25≤y≤0.275，0.175≤z≤0.225，0.05≤m≤0.1。3.根据权利要求1所述的低镍高能量密度o3型钠离子电池正极材料，其特征在于，化学组分为0.8≤a≤1，0.425≤x≤0.45，0.275≤y≤0.3，0.175≤z≤0.225，0.05≤m≤0.1。4.根据权利要求1所述的低镍高能量密度o3型钠离子电池正极材料，其特征在于，化学组分为0.8≤a≤1，0.4≤x≤0.425，0.275≤y≤0.3，0.175≤z≤0.225，0.1≤m≤0.125。5.根据权利要求1所述的低镍高能量密度o3型钠离子电池正极材料，其特征在于，所述化学组分为a＝0.83，x＝0.4，y＝0.3，z＝0.175,m＝0.125。6.根据权利要求1-5任一项所述的低镍高能量密度o3型钠离子电池正极材料，其特征在于，所述x为zn。7.根据权利要求1所述的一种低镍高能量密度o3型钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤包括：步骤1)将化学计量比的na、mn、ni、fe、x的氧化物或碳酸盐前驱体在球磨机中以300-500转/分钟的转速混合10-14小时，混合后的粉末取出压制成片；步骤2)将步骤1)得到的混合物在空气氛围下预烧结至400-600℃，并保持温度3-5小时；步骤3)在步骤2)的基础上继续升温至800-1000℃二次烧结，并保持温度12-14小时，随后随炉冷却至室温。8.根据权利要求7所述的一种低镍高能量密度o3型钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中的转速为500转/分钟，混合时间为12小时。9.根据权利要求7所述的一种低镍高能量密度o3型钠离子电池正极材料制备方法，其特征在于，所述步骤2)中的烧结温度为500℃，保温时间为4小时。10.根据权利要求7所述的一种低镍高能量密度o3型钠离子电池正极材料制备方法，其特征在于，所述步骤3)中的二次烧结温度为900℃，保温时间为14小时。

技术总结
本发明公开了一种低镍高能量密度O3型钠离子电池正极材料及其制备方法，钠离子电池正极材料的分子式为Na


技术研发人员：肖必威 孙学良 王宽 杨璇 廖洲 励辰翔 李猛 赵昌泰 梁剑文
受保护的技术使用者：有研（广东）新材料技术研究院
技术研发日：2023.05.08
技术公布日：2023/8/4