高熵层状氧化物钠离子电池正极材料和制备方法及应用

1.本发明属于钠离子电池技术领域，具体涉及高熵层状氧化物钠离子电池正极材料和制备方法及应用。


背景技术：

2.信息技术飞速发展的今天，能源的生产和利用对于维持现代化社会的正常运转起着至关重要的作用。随着化石燃料的不断消耗以及环境问题的日益加剧，人们对于风能、太阳能和潮汐能等可再生清洁能源的需求迅速增长，而为了将这些具有间歇性和区域性的能源整合到可实际应用的大规模电网中，廉价、高效的电能存储系统在充分存储峰谷期能量并在高峰期释放中是极其重要的一环。锂离子电池自1991年被索尼公司商业化以来，在便携式电子产品和电动汽车市场已经取得了巨大的成功，也引发了其在电网规模化中可持续发展特性的关注。然而有限的锂资源，限制了锂离子电池的进一步发展。相比于锂，钠资源在地壳中丰富的储量导致钠基原料价格低廉(li2co3的成本约是na2co3的200倍)；与锂相似的物理化学性质以及与锂离子电池类似的“摇椅式”工作原理，使得钠离子电池能够充分借鉴锂离子电池成熟的方法、工艺进行发展。当前钠离子电池的比容量、能量密度和倍率性能主要受限于正极材料，如何制备出一种低成本、高能量密度、高功率密度的钠离子正极材料是目前面临的主要问题。
3.高熵氧化物(heo)是由美国科学家jon-paulmaria和stefanocurtarolo在2015年首次提出的，它通常由5种或5种以上元素按等原子比或接近等原子比组成。各元素通过共享相同的原子位点形成一种联合晶格，且在晶体中呈无序排布。这种无序分布以及不同金属离子间的相互作用使其具有很大的混合熵，从而有效抑制金属间化合物或复杂相的形成，因此趋向于生成单相固溶体结构。基于与高熵合金类似的热力学上的高熵效应、动力学上的迟滞扩散效应、结构的晶格畸变效应及性能上的“鸡尾酒”效应等，高熵氧化物展现出远优于传统氧化物的一些特性，例如极高的结构稳定性、异常的介电常数、超高的锂离子和钠离子电导率等。这些特性激发了储能研究者们对高熵氧化物的研究兴趣。但是上述材料作为钠离子电池正极材料，仍有离子、电子电导率低，电荷转移阻抗高，倍率性能低的缺陷。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的不足，本发明提供高熵层状氧化物钠离子电池正极材料和制备方法及应用，所述的材料为具有稳定相结构的o3型氮掺杂层状材料nani
0.45
mn
0.3
t
i0.2
zr
0.05
o2(nanmtz)，具有良好导电性的氮掺杂碳的分级结构，具有分散均匀、结晶性好、粒径小且分布均匀等结构优点，为其具有优异的电化学性能提供良好的基础。而且，通过合理的设计掺入的过渡金属元素以及氮掺杂的碳提高了材料整体的电导率，有效提高了高熵氧化物作为钠离子电池正极材料的离子扩散速率、提高电子电导率并改善其倍率性能。
5.本发明高熵层状氧化物钠离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：
6.(1)将镍源、锰源、钛源和锆源混合均匀后制成物料a；
7.(2)将物料a与钠源混合进行球磨，得到充分混匀的浆料，然后将浆料进行干燥制成前驱体b；
8.(3)对前驱体b进行加热，然后冷却至室温，进行研磨过筛，得到nanmtz层状高熵氧化物钠离子电池正极材料；
9.(4)将nanmtz层状高熵氧化物钠离子电池正极材料、碳源和无机物进行混合，加入有机溶剂，进行超声搅拌，得到混合物；
10.(5)将上述步骤(4)中的混合物在混合气氛下进行加热，冷却至室温，用盐酸离心洗涤，干燥后得到高熵层状氧化物钠离子电池正极材料。
11.步骤(1)中所述的镍源、锰源、钛源和锆源的摩尔比为(9-10)：(5-6)：4：1；
12.步骤(2)中所述的物料a与钠源的摩尔比为1：1；所述的钠源为碳酸钠、草酸钠和氢氧化钠的混合物，碳酸钠、草酸钠和氢氧化钠的混合物的摩尔比为(9-10)：0.65：0.35；所述的进行球磨具体为，在行星式球磨机中球磨9-10h，行星式球磨机的转速为300r/min；所述的研磨为置于玛瑙研钵中进行；
13.步骤(2)中所述的干燥具体为，在真空干燥箱中70-80℃下干燥10-12h；
14.步骤(3)中所述加热具体为，在空气气氛中以(4.5-5)℃/min升温速度升温至900-950℃，保温10-12h；所述的研磨为置于玛瑙研钵中进行；所述的过筛为用200目筛网过筛(孔径为0.074mm)；
15.步骤(4)中所述的碳源为石油沥青、高温煤沥青和尿素的混合物，石油沥青、高温煤沥青和尿素的质量比为3：(3-4)：3；步骤(4)中所述的无机物为nacl和纳米mgo的混合物，nacl和纳米mgo的质量比为4：(1-1.5)；所述步骤(4)中的有机溶剂为甲苯、乙二醇和无水乙醇的混合物，甲苯、乙二醇和无水乙醇体积比为(4-6)：3：(1-1.5)；
16.步骤(4)中所述nanmtz层状高熵氧化物钠离子电池正极材料、碳源和无机物的质量比为1：10：(200-250)；所述有机溶剂加入量为每克碳源中加入(18-23)ml有机溶剂；
17.步骤(4)中所述的超声搅拌具体为，超声分散1-1.5h后再强磁力搅拌10-12h，脱除有机溶剂；
18.步骤(5)中所述的混合气氛为nh3和n2的混合气体，nh3和n2的体积比为5：(90-95)；
19.步骤(5)中所述的加热为升温至600-800℃，保温1-2h；
20.步骤(5)中所述的盐酸的浓度为(0.9-1.2)mol/l；所述干燥为真空干燥，干燥时间为10-12h。
21.所述的高熵层状氧化物钠离子电池正极材料的应用，包括以下步骤：
22.将上述步骤所得的氮掺杂nanmtz/c复合材料作为研究电极，金属钠片作为对电极，在充满氩气的手套箱中组装成cr2025型扣式钠离子电池，在2-4.0v电位区间内进行充放电循环。在0.5c的电流下，首次可逆比容量为(81.73-104.58)mah/g，100次循环后容量保持率达到61.2％-68.8％，显示了优异的充放电性能和循环稳定性。
23.本发明的高熵层状氧化物钠离子电池正极材料的制备方法及应用，与现有技术相比，有益效果为：
24.一、本发明选择的过渡金属元素掺杂不仅有利于提高层状氧化物的结晶性，而且有效降低正极材料的阻抗，提高钠离子通道的稳定性及钠离子循环脱嵌的可逆性，并且保
证电池在多次循环以后还有较高的比容量，提高电极材料的性能，以改善钠离子电池的性能。
25.二、本发明制备的层状高熵氧化物钠离子电池正极材料具有表面规整、结晶度高、分布均匀等结构优点，有利于提高材料的电化学性能。
26.三、本发明制备的nani
0.45
mn
0.3
ti
0.2
zr
0.05
o2/c层状高熵氧化物钠离子电池正极材料拥有较高的电子、离子传输速率，且性能优异，具有较高的可逆充放电容量和循环性能。
27.四、本发明制备方法具有设备要求低、可控性强，生产周期短，原料成本低廉以及容易实现工业化生产的特点，可以有效满足钠离子电池各种应用的实际需求，具有重要的社会价值和经济价值。
附图说明
28.图1为本发明实施例1中所得层状高熵氧化物钠离子电池正极材料的循环性能曲线。
具体实施方式
29.实施例1
30.一种层状高熵氧化物钠离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：
31.将0.03mol氧化镍、0.015mol氢氧化镍、0.02mol二氧化锰、0.01mol氢氧化锰(iv)、0.018mol二氧化钛、0.002mol钛酸、0.0045mol二氧化锆和0.0005mol氢氧化锆制成粉末，混合均匀后制成物料a；将物料a与0.09mol碳酸钠、0.0065mol草酸钠和0.0035mol氢氧化钠混合、球磨10h得到充分混匀的浆料，于80℃真空烘干12h制成前驱体b；将前驱体b在空气气氛中以5℃/min升温速度加热至950℃，保温12h，随炉冷却至室温，然后置于玛瑙研钵中进行研磨后过筛，得到nanmtz层状材料。
32.将制得的0.1gnanmtz材料、0.3g石油沥青、0.4g高温煤沥青、0.3g尿素、20gnacl和纳米mgo的混合物，且质量比为4：1、20ml甲苯、乙二醇和无水乙醇的混合物，且体积比为6：3：1加入到50ml圆底烧瓶中，超声分散1.5h后再强磁力搅拌12h，旋蒸脱除甲苯、乙二醇和无水乙醇。将脱除甲苯、乙二醇和无水乙醇后的混合物移入管式炉中，在nh3和n2的混合气体(且二者体积比为5：95)下升温至700℃，并恒温1.5h，待随炉冷却至室温之后，用去1mol/l的盐酸将混合物中的nacl和纳米mgo脱除，离心洗涤之后再经真空干燥12h，便得到氮掺杂nanmtz/c复合材料。将所得的产物作为研究电极，金属钠片作为对电极，在充满氩气的手套箱中组装成cr2025型扣式钠离子电池，在2-4.0v电位区间内进行充放电循环。在0.5c的电流下，首次可逆比容量为104.58mah/g，100次循环后容量保持率达到65.2％，显示了优异的充放电性能和循环稳定性，层状高熵氧化物钠离子电池正极材料的循环性能曲线图如图1所示。
33.实施例2
34.一种层状高熵氧化物钠离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：
35.将0.03mol氧化镍、0.015mol氢氧化镍、0.02mol二氧化锰、0.01mol氢氧化锰(iv)、0.018mol二氧化钛、0.002mol钛酸、0.0044mol二氧化锆和0.0006mol氢氧化锆制成粉末，混合均匀后制成物料a；将物料a与0.09mol碳酸钠、0.0065mol草酸钠和0.0035mol氢氧化钠混
合、球磨10h得到充分混匀的浆料，于80℃真空烘干10h制成前驱体b；将前驱体b在空气气氛中以4.5℃/min升温速度加热至950℃，保温12h，随炉冷却至室温，然后置于玛瑙研钵中进行研磨后过筛，得到nanmtz层状材料。
36.将制得的0.1gnanmtz材料、0.33g石油沥青、0.34g高温煤沥青、0.33g尿素、20gnacl和纳米mgo的混合物，且质量比为4：1、20ml甲苯、乙二醇和无水乙醇的混合物，且体积比为4：3：1加入到50ml圆底烧瓶中，超声分散1.5h后再强磁力搅拌12h，旋蒸脱除甲苯、乙二醇和无水乙醇。将脱除甲苯、乙二醇和无水乙醇后的混合物移入管式炉中，在nh3和n2的混合气体(且二者体积比为5：95)下升温至700℃，并恒温1.5h，待随炉冷却至室温之后，用去0.9mol/l的盐酸将混合物中的nacl和纳米mgo脱除，离心洗涤之后再经真空干燥12h，便得到氮掺杂nanmtz/c复合材料。将所得的产物作为研究电极，金属钠片作为对电极，在充满氩气的手套箱中组装成cr2025型扣式钠离子电池，在2-4.0v电位区间内进行充放电循环。在0.5c的电流下，首次可逆比容量为81.73mah/g，100次循环后容量保持率达到68.8％，显示了优异的充放电性能和循环稳定性。
37.实施例3
38.一种层状高熵氧化物钠离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：
39.将0.03mol氧化镍、0.015mol氢氧化镍、0.0225mol二氧化锰、0.0075mol氢氧化锰(iv)、0.0179mol二氧化钛、0.0021mol钛酸、0.0045mol二氧化锆和0.0005mol氢氧化锆制成粉末，混合均匀后制成物料a；将物料a与0.0909mol碳酸钠、0.0059mol草酸钠和0.0032mol氢氧化钠混合、球磨10h得到充分混匀的浆料，于80℃真空烘干10h制成前驱体b；将前驱体b在空气气氛中以5℃/min升温速度加热至950℃，保温12h，随炉冷却至室温，然后置于玛瑙研钵中进行研磨后过筛，得到nanmtz层状材料。
40.将制得的0.1gnanmtz材料、0.32g石油沥青、0.36g高温煤沥青、0.32g尿素、25gnacl和纳米mgo的混合物，且质量比为4：1.5、23ml甲苯、乙二醇和无水乙醇的混合物，且体积比为6：3：1.5加入到50ml圆底烧瓶中，超声分散1.5h后再强磁力搅拌12h，旋蒸脱除甲苯、乙二醇和无水乙醇。将脱除甲苯、乙二醇和无水乙醇后的混合物移入管式炉中，在nh3和n2的混合气体(且二者体积比为5：95)下升温至700℃，并恒温1.5h，待随炉冷却至室温之后，用去0.9mol/l的盐酸将混合物中的nacl和纳米mgo脱除，离心洗涤之后再经真空干燥12h，便得到氮掺杂nanmtz/c复合材料。将所得的产物作为研究电极，金属钠片作为对电极，在充满氩气的手套箱中组装成cr2025型扣式钠离子电池，在2-4.0v电位区间内进行充放电循环。在0.5c的电流下，首次可逆比容量为95.38mah/g，100次循环后容量保持率达到62.2％，显示了优异的充放电性能和循环稳定性。
41.实施例4
42.一种层状高熵氧化物钠离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：
43.将0.03mol氧化镍、0.015mol氢氧化镍、0.0225mol二氧化锰、0.0075氢氧化锰(iv)、0.0179mol二氧化钛、0.0021mol钛酸、0.0044mol二氧化锆和0.0006mol氢氧化锆制成粉末，混合均匀后制成物料a；将物料a与0.09mol碳酸钠、0.0065mol草酸钠和0.0035mol氢氧化钠混合、球磨10h得到充分混匀的浆料，于80℃真空烘干12h制成前驱体b；将前驱体b在空气气氛中以5℃/min升温速度加热至950℃，保温12h，随炉冷却至室温，然后置于玛瑙研钵中进行研磨后过筛，得到nanmtz层状材料。
44.将制得的0.1gnanmtz材料、0.33g石油沥青、0.34g高温煤沥青、0.33g尿素、20gnacl和纳米mgo的混合物，且质量比为4：1.2、20ml甲苯、乙二醇和无水乙醇的混合物，且体积比为6：3：1加入到50ml圆底烧瓶中，超声分散1.5h后再强磁力搅拌12h，旋蒸脱除甲苯、乙二醇和无水乙醇。将脱除甲苯、乙二醇和无水乙醇后的混合物移入管式炉中，在nh3和n2的混合气体(且二者体积比为5：95)下升温至700℃，并恒温1.5h，待随炉冷却至室温之后，用去1.2mol/l的盐酸将混合物中的nacl和纳米mgo脱除，离心洗涤之后再经真空干燥12h，便得到氮掺杂nanmtz/c复合材料。将所得的产物作为研究电极，金属钠片作为对电极，在充满氩气的手套箱中组装成cr2025型扣式钠离子电池，在2-4.0v电位区间内进行充放电循环。在0.5c的电流下，首次可逆比容量为88.93mah/g，100次循环后容量保持率达到66.2％，显示了优异的充放电性能和循环稳定性。
45.实施例5
46.一种层状高熵氧化物钠离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：
47.将0.027mol氧化镍、0.018mol氢氧化镍、0.02mol二氧化锰、0.01mol氢氧化锰(iv)、0.0179mol二氧化钛、0.0021mol钛酸、0.0045mol二氧化锆和0.0005mol氢氧化锆制成粉末，混合均匀后制成物料a；将物料a与0.0909mol碳酸钠、0.0059mol草酸钠和0.0032mol氢氧化钠混合、球磨10h得到充分混匀的浆料，于70℃真空烘干12h制成前驱体b；将前驱体b在空气气氛中以4.5℃/min升温速度加热至950℃，保温12h，随炉冷却至室温，然后置于玛瑙研钵中进行研磨后过筛，得到nanmtz层状材料。
48.将制得的0.1gnanmtz材料、0.32g石油沥青、0.36g高温煤沥青、0.32g尿素、25gnacl和纳米mgo的混合物，且质量比为4：1、20ml甲苯、乙二醇和无水乙醇的混合物，且体积比为6：3：1.5加入到50ml圆底烧瓶中，超声分散1.5h后再强磁力搅拌12h，旋蒸脱除甲苯、乙二醇和无水乙醇。将脱除甲苯、乙二醇和无水乙醇后的混合物移入管式炉中，在nh3和n2的混合气体(且二者体积比为5：90)下升温至700℃，并恒温1.5h，待随炉冷却至室温之后，用去1mol/l的盐酸将混合物中的nacl和纳米mgo脱除，离心洗涤之后再经真空干燥12h，便得到氮掺杂nanmtz/c复合材料。将所得的产物作为研究电极，金属钠片作为对电极，在充满氩气的手套箱中组装成cr2025型扣式钠离子电池，在2-4.0v电位区间内进行充放电循环。在0.5c的电流下，首次可逆比容量为91.55mah/g，100次循环后容量保持率达到65.1％，显示了优异的充放电性能和循环稳定性。
49.实施例6
50.一种层状高熵氧化物钠离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：
51.将0.027mol氧化镍、0.018mol氢氧化镍、0.02mol二氧化锰、0.01mol氢氧化锰(iv)、0.0179mol二氧化钛、0.0021mol钛酸、0.0044mol二氧化锆和0.0006mol氢氧化锆制成粉末，混合均匀后制成物料a；将物料a与0.0909mol碳酸钠、0.0059mol草酸钠和0.0032mol氢氧化钠混合、球磨9h得到充分混匀的浆料，于70℃真空烘干10h制成前驱体b；将前驱体b在空气气氛中以5℃/min升温速度加热至950℃，保温12h，随炉冷却至室温，然后置于玛瑙研钵中进行研磨后过筛，得到nanmtz层状材料。
52.将制得的0.1gnanmtz材料、0.33g石油沥青、0.34g高温煤沥青、0.33g尿素、20gnacl和纳米mgo的混合物，且质量比为4：1、20ml甲苯、乙二醇和无水乙醇的混合物，且体积比为5：3：1加入到50ml圆底烧瓶中，超声分散1.5h后再强磁力搅拌12h，旋蒸脱除甲苯、乙
二醇和无水乙醇。将脱除甲苯、乙二醇和无水乙醇后的混合物移入管式炉中，在nh3和n2的混合气体(且二者体积比为3：95)下升温至700℃，并恒温1.5h，待随炉冷却至室温之后，用去1mol/l的盐酸将混合物中的nacl和纳米mgo脱除，离心洗涤之后再经真空干燥12h，便得到氮掺杂nanmtz/c复合材料。将所得的产物作为研究电极，金属钠片作为对电极，在充满氩气的手套箱中组装成cr2025型扣式钠离子电池，在2-4.0v电位区间内进行充放电循环。在0.5c的电流下，首次可逆比容量为92.45mah/g，100次循环后容量保持率达到64.4％，显示了优异的充放电性能和循环稳定性。
53.实施例7
54.一种层状高熵氧化物钠离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：
55.将0.027mol氧化镍、0.018mol氢氧化镍、0.0225mol二氧化锰、0.0075氢氧化锰(iv)、0.018mol二氧化钛、0.002mol钛酸、0.0045mol二氧化锆和0.0005mol氢氧化锆制成粉末，混合均匀后制成物料a；将物料a与0.09mol碳酸钠、0.0065mol草酸钠和0.0035mol氢氧化钠混合、球磨9h得到充分混匀的浆料，于70℃真空烘干10h制成前驱体b；将前驱体b在空气气氛中以5℃/min升温速度加热至950℃，保温12h，随炉冷却至室温，然后置于玛瑙研钵中进行研磨后过筛，得到nanmtz层状材料。
56.将制得的0.1gnanmtz材料、0.33g石油沥青、0.34g高温煤沥青、0.33g尿素、20gnacl和纳米mgo的混合物，且质量比为4：1、20ml甲苯、乙二醇和无水乙醇的混合物，且体积比为6：3：1加入到50ml圆底烧瓶中，超声分散1.5h后再强磁力搅拌12h，旋蒸脱除甲苯、乙二醇和无水乙醇。将脱除甲苯、乙二醇和无水乙醇后的混合物移入管式炉中，在nh3和n2的混合气体(且二者体积比为5：95)下升温至700℃，并恒温1.5h，待随炉冷却至室温之后，用去1mol/l的盐酸将混合物中的nacl和纳米mgo脱除，离心洗涤之后再经真空干燥12h，便得到氮掺杂nanmtz/c复合材料。将所得的产物作为研究电极，金属钠片作为对电极，在充满氩气的手套箱中组装成cr2025型扣式钠离子电池，在2-4.0v电位区间内进行充放电循环。在0.5c的电流下，首次可逆比容量为84.58mah/g，100次循环后容量保持率达到66.2％，显示了优异的充放电性能和循环稳定性。
57.实施例8
58.一种层状高熵氧化物钠离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：
59.将0.027mol氧化镍、0.018mol氢氧化镍、0.0225mol二氧化锰、0.0075氢氧化锰(iv)、0.018mol二氧化钛、0.002mol钛酸、0.0044mol二氧化锆和0.0006mol氢氧化锆制成粉末，混合均匀后制成物料a；将物料a与0.0909mol碳酸钠、0.0059mol草酸钠和0.0032mol氢氧化钠混合、球磨9h得到充分混匀的浆料，于70℃真空烘干12h制成前驱体b；将前驱体b在空气气氛中以5℃/min升温速度加热至950℃，保温12h，随炉冷却至室温，然后置于玛瑙研钵中进行研磨后过筛，得到nanmtz层状材料。
60.将制得的0.1gnanmtz材料、0.3g石油沥青、0.4g高温煤沥青、0.3g尿素、20gnacl和纳米mgo的混合物，且质量比为4：1、18ml甲苯、乙二醇和无水乙醇的混合物，且体积比为6：3：1加入到50ml圆底烧瓶中，超声分散1.5h后再强磁力搅拌12h，旋蒸脱除甲苯、乙二醇和无水乙醇。将脱除甲苯、乙二醇和无水乙醇后的混合物移入管式炉中，在nh3和n2的混合气体(且二者体积比为5：95)下升温至700℃，并恒温1.5h，待随炉冷却至室温之后，用去1.2mol/l的盐酸将混合物中的nacl和纳米mgo脱除，离心洗涤之后再经真空干燥12h，便得到氮掺杂
nanmtz/c复合材料。将所得的产物作为研究电极，金属钠片作为对电极，在充满氩气的手套箱中组装成cr2025型扣式钠离子电池，在2-4.0v电位区间内进行充放电循环。在0.5c的电流下，首次可逆比容量为86.58mah/g，100次循环后容量保持率达到61.2％，显示了优异的充放电性能和循环稳定性。
61.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.高熵层状氧化物钠离子电池正极材料，其特征在于，所述的高熵层状氧化物钠离子电池正极材料的原料包括镍源、锰源、钛源和锆源，所述镍源、锰源、钛源和锆源的摩尔比为(9-10)：(5-6)：4：1。2.根据权利要求1所述的高熵层状氧化物钠离子电池正极材料，其特征在于，所述的镍源为氧化镍和氢氧化镍的混合物，氧化镍和氢氧化镍摩尔比为(1.5-2)：1；所述的锰源为二氧化锰和氢氧化锰(iv)的混合物，二氧化锰和氢氧化锰(iv)摩尔比为(2-3)：1；所述的钛源为二氧化钛和钛酸的混合物，二氧化钛和钛酸摩尔比为(8.5-9)：1；所述的锆源为二氧化锆和氢氧化锆的混合物，二氧化锆和氢氧化锆摩尔比为(8-9)：1。3.根据权利要求1所述的高熵层状氧化物钠离子电池正极材料，其特征在于，所述的高熵层状氧化物钠离子电池正极材料，在2-4.0v电位区间，0.5c的电流下进行充放电循环，首次可逆比容量为(81.73-104.58)mah/g，100次循环后容量保持率达到61.2％-68.8％。4.一种权利要求1-3所述的高熵层状氧化物钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将镍源、锰源、钛源和锆源混合均匀后制成物料a；(2)将物料a与钠源混合进行球磨，得到充分混匀的浆料，然后将浆料进行干燥制成前驱体b；(3)对前驱体b进行加热，然后冷却至室温，进行研磨过筛，得到nanmtz层状高熵氧化物钠离子电池正极材料；(4)将nanmtz层状高熵氧化物钠离子电池正极材料、碳源和无机物进行混合，加入有机溶剂，进行超声搅拌，得到混合物；(5)将上述步骤(4)中的混合物在混合气氛下进行加热，冷却至室温，用盐酸离心洗涤，干燥后得到高熵层状氧化物钠离子电池正极材料。5.根据权利要求4所述的高熵层状氧化物钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的物料a与钠源的摩尔比为1：1；所述的钠源为碳酸钠、草酸钠和氢氧化钠的混合物，碳酸钠、草酸钠和氢氧化钠的混合物的摩尔比为(9-10)：0.65：0.35；所述的进行球磨具体为，在行星式球磨机中球磨9-10h，行星式球磨机的转速为300r/min。6.根据权利要求4所述的高熵层状氧化物钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的干燥具体为，在真空干燥箱中70-80℃下干燥10-12h。7.根据权利要求4所述的高熵层状氧化物钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述加热具体为，在空气气氛中以(4.5-5)℃/min升温速度升温至900-950℃，保温10-12h；所述的研磨为置于玛瑙研钵中进行；所述的过筛为用200目筛网过筛(孔径为0.074mm)。8.根据权利要求4所述的高熵层状氧化物钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述的碳源为石油沥青、高温煤沥青和尿素的混合物，石油沥青、高温煤沥青和尿素的质量比为3：(3-4)：3；所述的无机物为nacl和纳米mgo的混合物，nacl和纳米mgo的质量比为4：(1-1.5)；所述的有机溶剂为甲苯、乙二醇和无水乙醇的混合物，甲苯、乙二醇和无水乙醇体积比为(4-6)：3：(1-1.5)。9.根据权利要求4所述的高熵层状氧化物钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述nanmtz层状高熵氧化物钠离子电池正极材料、碳源和无机物的质量比为
1：10：(200-250)；所述有机溶剂加入量为每克碳源中加入(18-23)ml有机溶剂；所述的超声搅拌具体为，超声分散1-1.5h后再强磁力搅拌10-12h，脱除有机溶剂。10.根据权利要求4所述的高熵层状氧化物钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(5)中所述的混合气氛为nh3和n2的混合气体，nh3和n2的体积比为5：(90-95)；所述的加热为升温至600-800℃，保温1-2h；所述的盐酸的浓度为(0.9-1.2)mol/l；所述干燥为真空干燥，干燥时间为10-12h。

技术总结
本发明属于钠离子电池技术领域，具体涉及高熵层状氧化物钠离子电池正极材料和制备方法及应用，步骤包括：将镍源、锰源、钛源、锆源混合，加入钠源，经球磨和真空烘干后进行高温煅烧得到O3相的层状高熵氧化物材料NaNi


技术研发人员：秦恺毅 赵钰燊 李莹 朱彦荣 伊廷锋
受保护的技术使用者：东北大学秦皇岛分校
技术研发日：2023.04.12
技术公布日：2023/7/12