本发明涉及钠电正极材料，具体涉及一种钠电高电压正极材料及其制备方法和应用。
背景技术：
1、随着新能源行业的快速发展，全球对锂资源的需求快速增长。然而，由于地壳中锂资源有限，无法长期满足日益成熟的电池行业产业链，因此，不得不寻找一种新型电池材料作为锂电池的替代品。钠离子电池的电池原理与锂离子电池相似，均是“摇椅式电池”，但钠的储量极为丰富且价格低廉、安全性较高，因此受到了广泛的关注，目前钠离子电池已经相继在家庭储能、大规模储能、动力等领域相继展开使用。
2、与锂电池相比，钠离子电池变化最大的部分就是正极材料，正极材料也是决定电池能量密度、安全性、循环寿命等性能的关键因素。目前钠离子电池正极材料主要有三种：层状氧化物、普鲁士蓝类化合物和聚阴离子化合物。其中，层状氧化物拥有高比容量优势，且发展最成熟、生产工艺与锂电相似、设备可与锂电通用，可快速实现大规模量产。然而，目前钠离子电池正极材料在常规电压下的容量发挥已接近极限水平，容量的再次大幅提升需提高工作电压，释放更多的钠离子。但在充放电过程中，由于na+的脱嵌会导致层状氧化物材料发生复杂相变过程，特别是高电压下的剧烈的p-o相变会引起材料体积的剧烈变化，导致na+扩散动力学变差。而反复的体积变化所产生的残余应力致使层状材料中形成裂纹，进而导致较差的循环稳定性，难以满足商业化应用的需求。除此之外，当前层状氧化物正极材料在高电压下的比容量也依旧较低。因此，如何采用有效的方法在抑制钠离子电池层状氧化物正极材料在高电压下的相变的同时，使得层状氧化物正极材料的比容量同步提高，对于推动钠离子电池的产业化进程至关重要。
技术实现思路
1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有钠电正极材料的比容量低且在高电压下的结构稳定性弱的缺陷，从而提供解决上述问题的一种钠电高电压正极材料及其制备方法和应用。
2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
3、一种钠电高电压正极材料，包括核体和包覆层，所述核体的化学式为naxaanibfecmndbe；其中，a为li、k、ca中的至少一种，b为zn、ti、zr、al中的至少一种，0.9≤x≤1.1，0.005≤a≤0.05，0.2≤b≤0.5，0.2≤c≤0.5，0.2≤d≤0.5，0.01≤e≤0.1，a+b+c+d+e＝1。
4、优选地，所述包覆层为包含锆、硼、铝、钙、镁中至少一种元素的氧化物包覆层。
5、本发明还提供上述的钠电高电压正极材料的制备方法，包括：按照化学计量比分别称取镍源、铁源、锰源以及钠源、掺杂元素源混匀并进行预焙烧处理、焙烧处理得到一烧品；
6、将一烧品与包覆剂混匀并进行烧结处理即得钠电高电压正极材料。
7、优选地，所述镍源为nio、niso4、nicl2、ni(no3)2、ni(ch3coo)2中的至少一种；
8、和/或，所述铁源为fe2o3、fe2(so4)3、fecl2、fe(no3)3、fe(ch3coo)3中的至少一种；
9、和/或，所述锰源为mno2、mno、mnso4、mncl2、mn(no3)2、mn(ch3coo)2中的至少一种；
10、和/或，所述钠源为na2co3、naoh中的至少一种。
11、优选地，所述预焙烧处理的温度为500-850℃；
12、和/或，所述预焙烧处理的保温时长为3-6h。
13、优选地，所述焙烧处理的温度为800-1200℃；
14、和/或，所述焙烧处理的保温时长为5-15h；
15、和/或，所述预焙烧处理和焙烧处理的升温速率为1-5℃/min；
16、和/或，所述预焙烧处理和焙烧处理的气氛为空气或/和氧气。
17、优选地，所述焙烧处理后还进行自然冷却、粉碎并过筛处理。
18、优选地，所述包覆剂的质量为一烧品质量的0.5-3wt％。
19、优选地，所述烧结处理的温度为250-900℃；
20、和/或，所述烧结处理的保温时长为3-8h；
21、和/或，所述烧结处理的升温速率为1-5℃/min；
22、和/或，所述烧结处理的气氛为空气或/和氧气；
23、和/或，所述烧结处理后还进行自然冷却、过筛除铁。其中，所述过筛除铁仅为除去结构外的磁性物。
24、本发明还提供上述的钠电高电压正极材料或上述的钠电高电压正极材料的制备方法制备得到的钠电高电压正极材料在锂离子电池中的应用。
25、本发明技术方案，具有如下优点：
26、一种钠电高电压正极材料，包括核体和包覆层，所述核体的化学式为naxaanibfecmndbe；其中，a为li、k、ca中的至少一种，b为zn、ti、zr、al中的至少一种，0.9≤x≤1.1，0.005≤a≤0.05，0.2≤b≤0.5，0.2≤c≤0.5，0.2≤d≤0.5，0.01≤e≤0.1，a+b+c+d+e＝1。针对钠离子电池层状氧化物正极材料在高电压下的比容量依旧较低，而且易在高电压下发生复杂相变，从而引起材料结构破坏，导致循环性能较差的问题。本发明在ni-fe-mn基体材料的基础上进行改性，采用a元素(li、k、ca)、b元素(zn、ti、zr、al)进行双位点掺杂，同时结合表面包覆的复合策略，在提升正极材料比容量的同时，使得ni-fe-mn基体正极材料的结构稳定性得以改善，提高循环性能。双位点掺杂中，a元素可进入层状氧化物的na层中，b元素进入过渡金属层。其中，na层中的a元素可在层状氧化物中na+在脱嵌过程中起到支柱作用，降低层氧间斥力，减少过渡金属层滑移；而b元素在充放电过程中不会发生变价，从而有效降低本发明中ni-fe-mn基体材料中ni、fe、mn离子变价产生的jahn-teller畸变，消除高电压下的有害相变，从而提升材料的结构稳定性。而包覆层则可隔绝正极材料与电解液的接触，避免充放电过程中正极材料与电解液发生反应，从而提升材料循环稳定性。
1.一种钠电高电压正极材料，其特征在于，包括核体和包覆层，所述核体的化学式为naxaanibfecmndbe；其中，a为li、k、ca中的至少一种，b为zn、ti、zr、al中的至少一种，0.9≤x≤1.1，0.005≤a≤0.05，0.2≤b≤0.5，0.2≤c≤0.5，0.2≤d≤0.5，0.01≤e≤0.1，a+b+c+d+e＝1。
2.根据权利要求1所述的钠电高电压正极材料，其特征在于，所述包覆层为包含锆、硼、铝、钙、镁中至少一种元素的氧化物包覆层。
3.权利要求1或2所述的钠电高电压正极材料的制备方法，其特征在于，包括：按照化学计量比分别称取镍源、铁源、锰源以及钠源、掺杂元素源混匀并进行预焙烧处理、焙烧处理得到一烧品；
4.根据权利要求3所述的钠电高电压正极材料的制备方法，其特征在于，所述镍源为nio、niso4、nicl2、ni(no3)2、ni(ch3coo)2中的至少一种；
5.根据权利要求3或4所述的钠电高电压正极材料的制备方法，其特征在于，所述预焙烧处理的温度为500-850℃；
6.根据权利要求3-5任一项所述的钠电高电压正极材料的制备方法，其特征在于，所述焙烧处理的温度为800-1200℃；
7.根据权利要求3-6任一项所述的钠电高电压正极材料的制备方法，其特征在于，所述焙烧处理后还进行自然冷却、粉碎并过筛处理。
8.根据权利要求3-7任一项所述的钠电高电压正极材料的制备方法，其特征在于，所述包覆剂的质量为一烧品质量的0.5-3wt％。
9.根据权利要求3-8任一项所述的钠电高电压正极材料的制备方法，其特征在于，所述烧结处理的温度为250-900℃；
10.权利要求1或2所述的钠电高电压正极材料或权利要求3-9任一项所述的钠电高电压正极材料的制备方法制备得到的钠电高电压正极材料在锂离子电池中的应用。
