CN109817970A - 一种单晶钠离子电池电极材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单晶钠离子电池电极材料及其制备方法，该制备方法包括下述步骤：将铁盐、锰盐和M盐的混合水溶液、沉淀剂、络合剂和分散剂混合反应后，获得电池电极材料前驱体；将前驱体和钠盐混合，烧结，冷却，即得单晶钠离子电池电极材料。其中M为Ni、Cu、Al、Mg、Co、Cr、Ti、Al元素中的一种或多种；铁原子、锰原子和M原子的摩尔比例为1‑x‑a：x：a，其中0<x≤0.5，0<a≤0.5。本发明制备的电池电极材料呈大颗粒片状单晶结构，具有压实密度大的优点，大幅降低与电解液的副反应。采用这种电极材料制备的钠离子电池具有优异的循环性能。

Description

一种单晶钠离子电池电极材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及钠离子电池或锂离子电池，特别涉及一种单晶钠离子电池电极材料及其制备方法。

背景技术

适合于大规模储能应用的二次电池体系必须具有资源广泛、价格低廉、环境友好、安全可靠的特点，同时兼顾能量密度、功率密度等电化学性能指标要求。钠离子电池绿色、安全、廉价，作为储能应用具有很大的优势。目前，制约钠离子电池发展因素在于可供选择的正负极材料体系非常有限。已开发的镍铁锰的三元材料展现了最好的电化学性能，但其循环性能有限，导致电池在循环过程中寿命不长。镍铁锰三元电极材料在循环过程中容量衰减的原因一方面是电极材料本征结构随着循环的进行逐渐发生不可逆改变，另外一方面是当电极材料脱钠后，氧化性增强，极易与有机电解液发生反应，导致电池产气，阻抗增大，导致容量衰减。因此，如何提高电极材料活性物质在电池循环过程中的稳定性，降低电极副反应程度，成为提高钠离子电池循环寿命的关键。

为了克服电极活性材料与电解液副反应大的缺陷，本领域常规的解决方案是采用特殊的电极材料成分组成。如中国专利CN106711440A采用了分子式为Na_0.45(Mn_0.52Ni_{0.28- x}Fe_x)O₂的钠离子电池电极材料，其中x为0.08～0.2。中国专利CN105576229A采用了分子式为Na_0.67Ni_xFe_yMn_1-x-y-zO₂的钠离子电池电极材料，其中0.01≤x、y、z＜1。中国专利CN108110236A采用了分子式为Na_2/3Fe_1/3Co_1/6Mn_1/2O₂的钠离子电池电极材料。中国专利CN107275672A中采用铷离子和/或铯离子改善电解液。上述技术方案均能够对抑制电极副反应起到一定作用，但是作用还不够显著，因此还需要继续改善电极活性材料与电解液副反应大的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中钠离子电池电极副反应过大的缺陷，提供一种单晶钠离子电池电极材料及其制备方法。

本发明在研发的过程中，综合考虑了影响钠离子电极副反应的各项因素，包括电极材料的化学组成，电解液的化学组成、电池的内部结构以及电极材料的内部组织等。通过大量的试验后，研发人员发现钠离子电极材料的晶粒形貌对钠离子电极副反应有较大影响，并且通过反复的试验，综合试验了非晶态、混合晶态、单晶、纳米级晶粒以及微米级晶粒等各种结晶形态，最终筛选出一种特殊的结晶形貌，并再次通过反复试验，确定能够得到这种特殊结晶形貌的制备方法，从而能够明显降低钠离子电极副反应，得到循环性能优良的钠离子电池。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本发明提供一种电池电极材料前驱体的制备方法，所述电池电极材料前驱体的制备方法包括下述步骤：将铁盐、锰盐和M盐的混合水溶液、沉淀剂、络合剂和分散剂混合反应后，获得的固体即为所述电池电极材料前驱体；其中所述分散剂为聚丙烯酸铵；其中M为Ni、Cu、Mg、Co、Cr、Ti、Al元素中的一种或多种；单晶钠离子电池电极材料的组成为Na(Fe_{1-x- a}Mn_xM_a)O₂，铁原子、锰原子和M原子的摩尔比例为1-x-a：x：a，其中0<x≤0.5，0<a≤0.5。

在本发明中，所述单晶钠离子电池电极材料的粒径分布D10为5微米至9微米，D50为9微米至15微米，D90为16微米至26微米。

优选地，所述单晶钠离子电池电极材料的粒径分布D10为7.4微米至8.6微米，D50为13微米至15微米，D90为21微米至25微米。

铁盐、锰盐和M盐形成的前驱体能够用来制备O₃晶体结构的钠离子电池电极材料。本发明制备的电池电极材料前驱体呈不完全结晶的片状结构。M盐可以为常用的过渡金属，Ni、Cu、Mg、Co、Cr、Ti、Al等元素之一均可。采用分散剂后，能够得到更均匀，颗粒更小的电池电极材料前驱体，尤其是采用聚丙烯酸铵作为分散剂，能够显著促进结晶，使得制备的电池电极材料呈大颗粒片状单晶结构，得到厚度约为1-2微米，宽度约为5-10微米的单晶钠离子电池电极材料，具有压实密度大的优点，大幅降低与电解液的副反应。采用这种电极材料制备的钠离子电池具有优异的循环性能。

本发明中，所述分散剂的浓度可以采用本领域内常规的分散剂的浓度。在一个或多个实施例中，所述分散剂的浓度为0.005-0.2mol/L。聚丙烯酸铵的浓度如果太低，不能很好地发挥分散剂的功能，不能达到最佳的结晶效果。而分散剂的浓度过高，也会对结晶有不利影响。

优选地，在一个或多个实施例中，所述分散剂的浓度为0.01-0.1mol/L。实验证明在0.01-0.1mol/L的浓度范围内，结晶效果较佳，形成微米级尺寸的大颗粒单晶电极材料。

更优选地，在一个或多个实施例中，所述分散剂的浓度为0.01mol/L、0.02mol/L、0.04mol/L或0.05mol/L。在一个实施例中，分散剂的浓度为0.01mol/L，取得了最佳的效果，晶粒尺寸均匀，结晶为片状大颗粒单晶电极材料。

在本发明中，所述铁盐、锰盐和M盐的混合水溶液、沉淀剂、络合剂和分散剂可以采用本领域常规的混合方法混合。

优选地，在一个或多个实施例中，所述铁盐、锰盐和M盐的混合水溶液、沉淀剂、络合剂和分散剂同时并流加入反应釜中混合，进行共沉淀反应。

将分散剂与其他液体同时并流混合，能够充分发挥分散剂的分散作用，防止在反应时出现大颗粒集聚的现象，使沉淀物的尺寸得到控制，并且能够形成片状的沉淀物。

进一步优选地，在所述共沉淀反应之后，进行陈化。陈化能够使反应更加充分，使沉淀物的化学组成尽可能地接近原始金属元素的投放比例。

在本发明中，所述陈化可采用本领域常规的陈化方式。进一步优选地，所述陈化为静置。采用静置的方式能够尽可能保持沉淀物的基本形貌，避免由于外界的扰动而让沉淀物形成球形团簇。

在本发明中，所述静置可采用本领域常规的静置时间。进一步优选地，所述静置的时间为10到15小时。经过10到15小时的静置，沉淀物的表面能够形成稳定的结构，在后续洗涤和干燥的过程中避免破坏沉淀物的基本形貌。

本发明还提供一种电池电极材料前驱体，其由上述方法制得。本发明的电池电极材料前驱体可以通过本领域常规方法与钠盐反应制得钠离子电池电极材料，从而制作成钠离子电池投入使用。

本发明还提供一种单晶钠离子电池电极材料，所述单晶钠离子电池电极材料的组成为Na(Fe_1-x-aMn_xM_a)O₂，其中0<x≤0.5，0<a≤0.5，其中M为Ni、Cu、Mg、Co、Cr、Ti、Al元素中的一种或多种，所述单晶钠离子电池电极材料的粒径分布D10为5微米至9微米，D50为9微米至15微米，D90为16微米至26微米。

优选地，所述单晶钠离子电池电极材料的粒径分布D10为7.4微米至8.6微米，D50为13微米至15微米，D90为21微米至25微米。

本发明还提供一种单晶钠离子电池电极材料的制备方法，其包括如下步骤：将前驱体和钠盐混合，烧结，冷却，即得单晶钠离子电池电极材料；

其中，所述前驱体的制备方法为将铁盐、锰盐和M盐的混合水溶液、沉淀剂和络合剂、分散剂混合反应后，获得的固体即为所述电池电极材料前驱体；其中所述分散剂为聚丙烯酸铵；其中M为Ni、Cu、Mg、Co、Cr、Ti、Al元素中的一种或多种；铁原子、锰原子和M原子的摩尔比例为1-x-a：x：a，其中0<x≤0.5，0<a≤0.5。

将三元电极材料制备成大颗粒单晶形貌，可以明显降低三元材料的表面积，减少电极材料与有机电解液接触面积，降低电解液对电极材料的腐蚀速度。另一方面，二次颗粒形貌三元电极材料在循环过程中颗粒破碎，晶面接触阻抗增大，而单晶三元电极材料可以避免出现颗粒破碎问题。

优选地，所述分散剂的浓度为0.005-0.2mol/L；

进一步优选地，所述分散剂的浓度为0.01-0.1mol/L；

所述铁盐、锰盐和M盐的混合水溶液、沉淀剂、络合剂和分散剂同时并流加入反应釜中混合，进行共沉淀反应；

进一步优选地，在所述共沉淀反应之后，进行陈化；

进一步优选地，所述陈化为静置；

进一步优选地，所述静置的时间为10到15小时。

本发明还提供一种聚丙烯酸铵在制备电池电极材料中的应用。聚丙烯酸铵不仅能够用于制备钠离子电池电极材料，还能够用于制备锂离子电池电极材料。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明所用试剂和原料均市售可得。

本发明的积极进步效果在于：

1、本发明制备的前驱体为小颗粒片状前驱体，前驱体的片状结构在混合钠盐后高温烧结，其片状结构得到了很好的保持，最终得到厚度约为1-2微米，宽度约为10-20微米的单晶钠离子电池电极材料，为片状单晶三元电极材料。本发明制备的单晶钠离子电池电极材料有利于钠离子在其中的嵌/脱，从而提高钠离子电池的循环性能、倍率性能。

2、相比较现有由纳米颗粒团聚而成的二次球形三元材料，本发明的单晶钠离子电池电极材料具有更小的比表面积，并且显著减少了晶粒间界面的面积，明显减小电极材料与有机电解液接触面积，降低副反应发生。此外，单晶三元材料具有压实密度大的优点，其较高的压实密度避免类似二次球形颗粒在电池辊压制作过程中导致颗粒破碎的现象，提高电池循环性能。

3、本发明的单晶钠离子电池电极材料均可应用于制备钠离子电池。钠离子电池相比较锂离子电池而言，绿色、安全、廉价，作为储能应用具有很大的优势。

附图说明

图1为本发明实施例1制得的单晶钠离子电池电极材料的XRD图谱。

图2为本发明实施例2制得的单晶钠离子电池电极材料的XRD图谱。

图3为本发明实施例3制得的单晶钠离子电池电极材料的XRD图谱。

图4为本发明实施例4制得的单晶钠离子电池电极材料的XRD图谱。

图5为本发明对比例1制得的单晶钠离子电池电极材料的XRD图谱。

图6为本发明对比例2制得的单晶钠离子电池电极材料的XRD图谱。

图7为本发明对比例3制得的单晶钠离子电池电极材料的XRD图谱。

图8为本发明实施例1制得的单晶钠离子电池电极材料的扫描电镜图。

图9为本发明实施例2制得的单晶钠离子电池电极材料的扫描电镜图。

图10为本发明实施例3制得的单晶钠离子电池电极材料的扫描电镜图。

图11为本发明实施例4制得的单晶钠离子电池电极材料的扫描电镜图。

图12为本发明对比例1制得的单晶钠离子电池电极材料的扫描电镜图。

图13为本发明对比例2制得的单晶钠离子电池电极材料的扫描电镜图。

图14为本发明对比例3制得的单晶钠离子电池电极材料的扫描电镜图。

图15为本发明实施例1制得的单晶钠离子电池电极材料在不同电流密度下的充放电曲线图。

图16为本发明实施例1、对比例1、对比例2和对比例3制得的单晶钠离子电池电极材料在50次循环后的容量保持率曲线对照图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。

实施例1

(1)制备电池电极材料前驱体

依次称取硫酸亚铁、硫酸锰和硫酸镍，使铁、锰和镍摩尔比为0.4：0.4：0.2，制成可溶性过渡金属盐。

采用去离子水为溶剂，将上述可溶性过渡金属盐配制成浓度为1mol/L的混合盐溶液，将氢氧化钠配制成浓度为5mol/L的沉淀剂，将氨水配制成浓度为5mol/L的络合剂，将聚丙烯酸铵配置为0.01mol/L的分散剂。

将混合盐溶液、沉淀剂、络合剂和分散剂同时并流加入反应釜中，进行共沉淀反应后，后陈化静置12h、过滤、去离子水洗涤2次、100℃烘干10h得到前驱体粉末。

(2)制备单晶钠离子电池电极材料

将上述前驱体粉末与碳酸钠均匀混合后，于空气气氛下900℃烧结15h，自然冷却，得单晶钠离子电池三元电极材料，其组成为Na(Fe_0.4Mn_0.4Ni_0.2)O₂。

实施例2

(1)制备电池电极材料前驱体

依次称取硫酸亚铁、硝酸锰和硫酸铜，使铁、锰和铜摩尔比为0.4：0.1：0.5，制成可溶性过渡金属盐。

采用去离子水为溶剂，将上述可溶性过渡金属盐配制成浓度为2mol/L的混合盐溶液，将氢氧化钠配制成浓度为5mol/L的沉淀剂，将氨水配制成浓度为5mol/L的络合剂，将聚丙烯酸铵配置为0.05mol/L的分散剂。

将混合盐溶液、沉淀剂、络合剂和分散剂并流加入反应釜中进行共沉淀反应后，后陈化、过滤、洗涤、烘干得到前驱体粉末。

(2)制备单晶钠离子电池电极材料

将前驱体粉末与醋酸钠均匀混合后，于空气气氛下950℃烧结10h，自然冷却，得单晶钠离子电池三元电极材料，其组成为Na(Fe_0.4Mn_0.1Cu_0.5)O₂。

实施例3

(1)制备电池电极材料前驱体

依次称取氯化亚铁、氯化锰和硫酸镁，使铁、锰和镁摩尔比为0.5：0.4：0.1，制成可溶性过渡金属盐。

采用去离子水为溶剂，将上述可溶性过渡金属盐配制成浓度为1mol/L的混合盐溶液，将氢氧化钠配制成浓度为2mol/L的沉淀剂，将氨水配制成浓度为2mol/L的络合剂，将聚丙烯酸铵配置为0.02mol/L的分散剂。

将混合盐溶液、沉淀剂、络合剂和分散剂并流加入反应釜中进行共沉淀反应后，后陈化静置13h、过滤、去离子水洗涤两次、110℃烘干9h得到前驱体粉末。

(2)制备单晶钠离子电池电极材料

将上述前驱体粉末与碳酸钠均匀混合后，于空气气氛下700℃烧结20h，自然冷却，得单晶钠离子电池三元电极材料，其组成为Na(Fe_0.5Mn_0.4Mg_0.1)O₂。

实施例4

(1)制备电池电极材料前驱体

依次称取硫酸亚铁、硫酸锰和硫酸钴，使铁、锰和钴摩尔比例为0.5：0.3：0.2，制成可溶性过渡金属盐。

采用去离子水为溶剂，将上述可溶性过渡金属盐配制成浓度为1mol/L的混合盐溶液，将氢氧化钠配制成浓度为3mol/L的沉淀剂，将氨水配制成浓度为3mol/L的络合剂，将聚丙烯酸铵配置为0.04mol/L的分散剂。

将混合盐溶液、沉淀剂、络合剂和分散剂并流加入反应釜中进行共沉淀反应后，取沉淀物得到前驱体粉末。

(2)制备单晶钠离子电池电极材料

将上述前驱体粉末与碳酸钠均匀混合后，于空气气氛下600℃烧结20h，自然冷却，得单晶钠离子电池三元电极材料，其组成为Na(Fe_0.5Mn_0.3Co_0.2)O₂。

对比例1

对比例1与实施例1基本相同，区别在于不加分散剂，制得单晶铁锰镍酸钠三元电极材料，其组成为Na(Fe_0.4Mn_0.4Ni_0.2)O₂。

对比例2

对比例2与实施例1基本相同，区别在于，将乙醇作为分散剂制备单晶铁锰镍酸钠三元电极材料，其组成为Na(Fe_0.4Mn_0.4Ni_0.2)O₂。

对比例3

对比例2与实施例1基本相同，区别在于，将丙酮作为分散剂制备单晶铁锰镍酸钠三元电极材料，其组成为Na(Fe_0.4Mn_0.4Ni_0.2)O₂。

效果实施例1

采用X射线衍射仪(D/max-2200/PC,Rigaku Co.,Ltd.)测量实施例1-4、对比例1-3制得的单晶钠离子电池三元电极材料的XRD图谱，如图1-7所示，从图中可以看出峰形尖锐，结晶完好。从图1中可以看出，实施例1制备的单晶钠离子电池三元电极材料的衍射峰清晰，在特定的角度强度显著高于其他实施例，而在其他非衍射峰的位置噪声较少，说明实施例1制备的单晶钠离子电池三元电极材料结晶度最佳。而图2中，实施例2制备的单晶钠离子电池三元电极材料衍射峰不如实施例1那样高，并且在非衍射峰的位置有较多噪声，说明实施例2的结晶度不如实施例1。如图3和图4中所示，实施例3和实施例4的单晶钠离子电池三元电极材料的衍射峰也较为清晰，噪声较少，结晶度较好，但是衍射峰的强度不如实施例1和实施例2，说明粒径较小。如图5所示，不加分散剂的对比例1，噪声较多，说明结晶度不如实施例1-4那样高。图6中，对比例2采用乙醇作为分散剂，可以得到结晶度较好的单晶钠离子电池三元电极材料，但是晶粒的粒径较小。图7中的实施例3采用丙酮作为分散剂，衍射峰强度低，噪声多，得到的三元电极材料结晶度较低，粒径较小，不如实施例1-4。

效果实施例2

采用扫描电子显微镜(Sirion 200,FEICompany)测量实施例1-4制得的单晶钠离子电池三元电极材料以及对比例1-3制得的单晶钠离子电池三元材料，得到扫描电镜图，如图8-11所示。从图8-11可以看出，实施例1-4所制备的单晶钠离子电池三元电极材料粒径分布均匀，晶粒的晶体形貌明显，表现为片状晶体结构，厚度约为1-2微米，宽度约为10-20微米。从图8-11中可以认定实施例1-4所制备的单晶钠离子电池三元电极材料是一种新材料，具有特定的晶粒形貌。从前驱体到制备单晶钠离子电池三元电极材料为常规技术手段，因此可以推定实施例1-4制备的前驱体也为新材料。图12-14为对比例1、2、3所制备的单晶钠离子电池三元材料，其粒径尺寸0.2-0.5微米，晶粒的晶体形貌不明显，很难辨认出一颗一颗清晰的晶粒，无法形成微米级大颗粒单晶。

效果实施例3

将实施例1-4以及对比例1-3制备的钠离子电池电极材料进行粒径分析测试(粒径分析设备型号：Malvern,UK，2000)，其测试结果如表1所示。由表2可知，所制备的单晶钠离子电池三元电极材料粒径分布D50均大于9.7微米，D10均大于5微米，D90均大于16微米。对比例1、2、3所制备的单晶钠离子电池三元材料，其粒径尺寸D50为小于8微米，D10小于3微米，D90小于18微米，对比例1-3的电池电极材料粒径明显小于实施例1-4。

表1实施例1-4以及对比例1-3的粒径分布

效果实施例4

将实施例1-4制备的钠离子电池电极材料进行ICP测试，其测试结果如表2所示。由表2可知，ICP测试结果与本发明钠离子电池电极材料的组成相匹配(ICP型号：iCAP6000Radial,赛默飞世尔科技公司)。从表2中可以得出，实施例1-4制备的钠离子电池电极材料的实际元素组成符合预期的化学式。

表2实施例1-4的ICP测试

效果实施例5

(1)钠离子电池的制备

称取1.8g实施例1-4制备的单晶三元电极材料，加入0.1g碳黑和0.1g溶于N,N’-甲基吡咯烷酮的聚偏氟乙烯，混合均匀后涂覆于铝箔上制成电极片。在氩气气氛的手套箱中，以金属钠片为对电极，Celgard2700为隔膜，1M NaClO₄/PC：EMC(1：1)为电解液，组装成纽扣电池。

(2)充放电测试

在2.0-4.0V电压范围，对电池进行充放电测试。图15为实施例1单晶钠离子电池三元电极材料在12mA/g或120mA/g电流密度下的充放电测试曲线图，从图中可以看出单晶钠离子电池三元电极材料的放电容量121mAh/g，此外，当电流密度达到120mA/g时，实施例1制备的单晶钠离子电池三元电极材料放电容量达到109mAh/g，展现了很好的大电流放电能力。实施例1-4以及对比例1-3制备的单晶钠离子电池三元电极材料在12mA/g或120mA/g电流密度下的充放电测试列在表2中，未在附图中绘出。从表2中可以看出，在12mA/g或120mA/g电流密度下，添加聚丙烯酸铵作为分散剂普遍获得了较好的放电容量。添加乙醇和丙酮作为分散剂，放电容量反而不及不添加分散剂的对比例1。

(3)循环性能测试

图16为实施例1以及对比例1-3制备的单晶钠离子电池三元电极材料在电流密度为120mA/g时电池的循环性能，100个循环周期后，电池容量保持率超过97％。图16中仅示出前50次循环性能的示意图。而对比例1制备的电极材料容量保持率只有94％，对比例2和3分别为88％、83％。对比结果见表3。对比例2和对比例3分别添加乙醇和丙酮作为分散剂，虽然得到了结晶度较好的晶粒，但是容量保持率并不高，甚至不如不加任何分散剂的对比例1。可见，本发明制备的单晶三元电极材料具有较高的放电容量和良好的循环稳定性。通过对比例1、2和3可以得出一些启示，添加了其他分散剂反而有可能降低电池的容量保持率。而添加聚丙烯酸铵作为分散剂反而获得了较高的容量保持率，效果出乎意料。

表3实施例1-4以及对比例1-3的电池性能

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电池电极材料前驱体的制备方法，其特征在于，所述电池电极材料前驱体的制备方法包括下述步骤：将铁盐、锰盐和M盐的混合水溶液、沉淀剂、络合剂和分散剂混合反应后，获得的固体即为所述电池电极材料前驱体；其中所述分散剂为聚丙烯酸铵；其中M为Ni、Cu、Mg、Co、Cr、Ti、Al元素中的一种或多种。

2.如权利要求1所述的电池电极材料前驱体的制备方法，其特征在于，所述分散剂的浓度为0.005-0.2mol/L。

3.如权利要求1所述的电池电极材料前驱体的制备方法，其特征在于，所述分散剂的浓度为0.01-0.1mol/L。

4.如权利要求1所述的电池电极材料前驱体的制备方法，其特征在于，所述铁盐、锰盐和M盐的混合水溶液、沉淀剂、络合剂和分散剂同时并流加入反应釜中混合，进行共沉淀反应。

5.如权利要求4所述的电池电极材料前驱体的制备方法，其特征在于，在所述共沉淀反应之后，进行陈化，所述陈化为静置。

6.如权利要求5所述的电池电极材料前驱体的制备方法，其特征在于，所述静置的时间为10到15小时。

7.一种电池电极材料前驱体，其特征在于，其由如权利要求1至6中任意一项所述的制备方法制得。

8.一种单晶钠离子电池电极材料，其特征在于，所述单晶钠离子电池电极材料的组成为Na(Fe_1-x-aMn_xM_a)O₂，其中0<x≤0.5，0<a≤0.5，其中M为Ni、Cu、Mg、Co、Cr、Ti、Al元素中的一种或多种，所述单晶钠离子电池电极材料的粒径分布D10为5微米至9微米，D50为9微米至15微米，D90为16微米至26微米；

优选地，所述单晶钠离子电池电极材料的粒径分布D10为7.4微米至8.6微米，D50为13微米至15微米，D90为21微米至25微米。

9.一种单晶钠离子电池电极材料的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：将前驱体和钠盐混合，烧结，冷却，即得单晶钠离子电池电极材料；

其中，所述前驱体的制备方法为将铁盐、锰盐和M盐的混合水溶液、沉淀剂和络合剂、分散剂混合反应后，获得的固体即为所述电池电极材料前驱体；其中所述分散剂为聚丙烯酸铵；其中M为Ni、Cu、Mg、Co、Cr、Ti、Al元素中的一种或多种；

优选地，所述分散剂的浓度为0.005-0.2mol/L；

进一步优选地，所述分散剂的浓度为0.01-0.1mol/L；

优选地，所述铁盐、锰盐和M盐的混合水溶液、沉淀剂、络合剂和分散剂同时并流加入反应釜中混合，进行共沉淀反应；

进一步优选地，在所述共沉淀反应之后，进行陈化；

进一步优选地，所述陈化为静置；

进一步优选地，所述静置的时间为10到15小时。

10.聚丙烯酸铵在制备电池电极材料中的应用。