CN111180721A - 一种层状锰基钠离子电池正极材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于钠离子电池技术领域，涉及一种层状锰基钠离子电池正极材料的制备方法。其特征是工艺步骤包括：选择金属Mn再添加一种过渡金属M，与铝熔融形成合金液,过渡金属M为Fe、Co、Ni、Cu、Ti、V、Cr、Zr、Mo、Ru中的任意一种；将合金液浇铸成锭后熔化甩带形成合金条带；用碱性溶液腐蚀掉合金条带中大部分的铝，得含有金属Mn、Al、M的金属氧化物前驱体；然后将前驱体与一定比例Na2CO3或NaOH混合研磨，在空气气氛下进行烧结，并冷却至室温，得到层状氧化物。本发明工艺简单高效，成分可控，实验结果重复性强，设备要求较低，容易实现批量生产，所得产品是一种层状锰基钠离子电池正极材料。

Description

一种层状锰基钠离子电池正极材料的制备方法
技术领域
本发明属于钠离子电池领域，涉及一种层状锰基钠离子电池正极材料的制备方法。
背景技术
21世纪以来，锂离子电池因材料体系广泛、能量密度高而成为主流的储能电池体系，已广泛应用于各种便携式设备以及电动汽车中。然而，由于锂资源逐渐枯竭且在世界各地分布不均，锂离子电池在大规模存储电网中的应用受限。基于以上考虑，人们将目标转向储量丰富，价格低廉且与锂化学性质相似的金属钠，钠离子电池成为电化学储能的希望，是取代锂离子电池的最佳选择。
对新型能量存储体系的需求增加和钠离子电池市场的不断扩张，使得高性能钠离子电极材料研究变的日益重要。正极材料是影响电池能量密度、使用寿命、成本的重要因素,开发高效的正极材料对于推进钠离子电池商业化至关重要。钠离子电池正极材料种类较多，有层状过渡金属氧化物NaxMO2(0.5<x<1,M＝Fe、Mn、Cr等)、聚阴离子型化合物NaMPO4F和NaMPO4(M＝Fe、V等)、隧道状过渡金属氧化物Na0.44MO2(M＝Fe、Mn、Cr等)。其中，层状锰基正极材料NaxMnO2因比容量高、成本低廉、环境友好等优势被认为是最有希望商业化的正极材料之一。
目前，层状锰基钠离子电池正极材料主要的制备方法有溶胶-凝胶法(Ramasamy HV,Kaliyappan K,Thangavel R,et al.Efficient Method of Designing Stable LayeredCathode Material for Sodium Ion Batteries Using Aluminum Doping.The Journalof Physical Chemistry Letters,2017,8(20):5021-5030.)、共沉淀法(徐硕炯，张俊喜，刘瑶，共沉淀法合成钠离子电池正极材料磷酸铁.电池，2013,43(6):314-317)、固相合成法(Zhang C,Gao R.Zheng L.et al.New Insights into the Roles of Mg in NewInsights into the Roles of Mg in Improving the Rate Capability and CyclingStability of O3-NaMn0.48Ni0.2Fe0.3Mg0.02O2 for Sodium-Ion Batteries.AppliedMaterials Interfaces,2018,10(13):10819-10827.)。溶胶-凝胶法所获得产品化学均匀性好、纯度高，但干燥过程较为复杂，合成周期长，工业生产难度大。共沉淀法可获得粒度分布均匀的产物且产量较大，但需控制的工艺参数众多，尤其需要对PH值进行严格控制，数据重复性不好。固相合成法虽简单高效，但最终的粒子尺寸较大且分布不均，对正极材料的性能造成不良影响，同时有反应时间长、能耗高的缺点。
发明内容
针对上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种层状锰基钠离子电池正极材料的制备方法，该方法工艺简单高效、成分可控、产品形貌好，纯度高，可以实现批量生产。
本发明是通过以下方式实现的：
一种层状锰基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)选择金属铝、过渡金属锰和过渡金属M，并按照以下比例关系准备原料：金属铝和过渡金属总原子百分比为100％，Al的原子百分比占总原子百分比的70％-98％；金属锰所占原子百分比高于金属M；M为铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、铜(Cu)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、锆(Zr)、钼(Mo)、钌(Ru)中的任意一种；
(2)将金属铝熔融，先向熔融的铝液中加入熔点相对较高的金属，使熔点相对较高的金属完全熔化，然后再加入熔点较低的金属，待熔点较低的金属完全熔化后，得均匀的合金液；
(3)将合金液浇铸成锭，打磨表面后切割成块状锭料，将块状锭料熔化后在甩带机中甩带，得合金条带；
(4)将所得合金条带加入碱性溶液中，合金条带中大部分的铝被腐蚀掉，得腐蚀产物；
(5)将步骤(4)得到的腐蚀产物清洗、干燥，得到过渡金属氧化物前驱体；
(6)将步骤(5)得到的氧化物前驱体与Na2CO3或NaOH混合，进行研磨，烧结，冷却至室温，即得到层状锰基钠离子电池正极材料。
上述步骤(2)中，金属铝在700-1100℃熔融成铝。
上述步骤(3)中，合金液在700-1100℃的温度下浇注成锭。
上述步骤(4)中，碱性溶液为NaOH或KOH,溶液的浓度为0.1-6mol/L。在20-90℃条件下进行腐蚀，直至观察到无明显气泡产生。腐蚀时间为0.5-10h。
上述步骤(5)中干燥温度为50-80℃，干燥时间为3-8h。
上述步骤(6)中Na2CO3或NaOH中钠离子与氧化物前驱体中金属阳离子计量比为0.5-1.5:1。
上述步骤(6)中，先在400-500℃温度下进行预烧结，时间为3-8h；然后在600-900℃温度下进一步烧结，时间为5-10h，均在空气气氛中进行，加热速率为5-10℃/min。
本发明首先采用脱合金的方法腐蚀得到过渡金属氧化物前驱体，然后进行烧结得到层状锰基钠离子电池正极材料。
优点：(1)通过熔炼-甩带法制备铝-过渡金属合金，简单可控，可以实现批量生产。(2)甩带所得合金条带厚度较小，大大缩短了腐蚀所需时间，且用一般浓度碱性溶液即可实现完全腐蚀。(3)腐蚀后得到的金属氧化物中两种金属的种类和比例可通过控制铝-过渡金属合金中金属原子百分配比进行调整，可控性强，易于操作。(4)本发明所制备的层状锰基钠离子电池正极材料具有结晶度高，粒度分布均匀的优点。
附图说明
图1为本发明实施例1腐蚀后所得过渡金属氧化物前驱体的X射线衍射图谱。
图2为本发明实施例1烧结后所得层状锰基钠离子正极材料的X射线衍射图谱。
图3为本发明实施例1在腐蚀后所得过渡金属氧化物前驱体的扫描电镜照片。
图4为本发明实施例1烧结后所得层状锰基钠离子电池正极材料的扫描电镜照片。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。如无特别说明，下述金属的百分比均为原子百分比。
实施例1
(1)按Mn2at.％，Co0.5at.％，其余为铝的原子百分比称取纯金属原材料；
(2)将称量好的纯铝放入石英坩埚中，将石英坩埚放入高频感应熔炼炉，加热至300-400℃，保温5min，以去除金属铝块表面可能附着的有机物杂质。然后将感应炉温度调节至700-750℃，待铝块完全融化成熔融态，加入称量好的Co，确保Co完全被液态铝液覆盖；待Co完全融入铝金属液后加入Mn，使Mn完全被覆盖，继续保温10-20min，待合金完全融化均匀之后，停止加热；待合金液温度为750-800℃时，将合金液浇注成锭料；打磨合金锭表面后，将其切割成块状锭料(10mm厚)；
(3)取一支长度为400mm，直径10mm，底部开有圆孔的石英管，小孔直径为1-2mm，将10mm厚的块状锭料放入石英管中，采用高频感应加热炉及甩带机制备合金条带：升温至800-900℃，在块状锭料融化成液并颤抖后通入高压氩气，将合金液从石英管底部小口迅速喷到1000r/min旋转的表面光滑的铜辊上，得厚度0.03-0.05mm，宽度2-8mm左右的合金条带；
(4)把合金条带在5mol/L的NaOH溶液中在温度为60℃下进行腐蚀处理，直至无明显气泡产生，除去合金条带中大部分铝。用超纯水和酒精分别清洗腐蚀过后的合金条带，将合金条带上的残留NaOH溶液洗涤干净，得到腐蚀产物，将其放入真空干燥箱(60℃)中静置5h，即可得到过渡金属氧化物前驱体。
(5)将步骤(4)所得到的过渡金属氧化物前驱体与Na2CO3混合进行手工研磨，其中钠离子与过渡金属阳离子的摩尔比为0.7:1。研磨后放入马弗炉中，在450℃下预烧结，保温4h，然后在700℃下进一步烧结，保温6h，冷却至室温。所得样品分子式为Na0.7Mn0.8- xCo0.2AlxO2。
图1是腐蚀后样品X射线衍射图谱，可以看出所得样品为过渡金属氧化物前驱体。
图2是烧结后样品X射线衍射图谱，可以看出所得样品为层状锰基钠离子电池正极材料。
图3是腐蚀后样品扫描电镜照片，可以看出腐蚀后的样品为纳米片，纳米片厚度为30-70nm。
图4是烧结后样品扫描电镜照片，可以看出所得样品为尺寸均一的纳米颗粒，颗粒粒径为220-470nm。
实施例2
(1)按Mn14at.％，Co6at.％，其余为铝的原子百分比称取纯金属原材料；
(2)将称量好的纯铝放入石英坩埚中，将石英坩埚放入高频感应熔炼炉，加热至300-400℃，保温5min，以去除金属铝块表面可能附着的有机物杂质。然后将感应炉温度调节至700-750℃，待铝块完全融化成熔融态，加入称量好的Co，确保Co完全被液态铝液覆盖；待Co完全融入铝金属液后加入Mn，使Mn完全被覆盖，继续保温10-20min，待合金完全融化均匀之后，停止加热。待合金液温度为950-1000℃时，将合金液浇注成锭料；打磨合金锭表面后，将其切割成块状锭料(10mm厚)；
(3)取一支长度为400mm，直径10mm，底部开有圆孔的石英管，小孔直径为1-2mm，将10mm厚的块状锭料放入石英管中，采用高频感应加热炉及甩带机制备合金条带：升温至1000-1100℃，在块状锭料融化成液并颤抖后通入高压氩气，将合金液从石英管底部小口迅速喷到2000r/min旋转的表面光滑的铜辊上，得厚度0.015-0.03mm，宽度2-6mm左右的合金条带；
(4)把合金条带在6mol/L的NaOH溶液中在温度为90℃下进行腐蚀处理，直至无明显气泡产生，除去合金条带中大部分铝。用超纯水和酒精分别清洗腐蚀过后的合金条带，将合金条带上的残留NaOH溶液洗涤干净，得到腐蚀产物，将其放入真空干燥箱(50℃)中静置8h，即可得到过渡金属氧化物前驱体。
(5)将步骤(4)所得到的过渡金属氧化物前驱体与Na2CO3混合进行手工研磨，其中钠离子与过渡金属阳离子的摩尔比为0.5:1。研磨后放入马弗炉中，在400℃下预烧结，保温8h，然后在900℃下进一步烧结，冷却至室温得到样品。
实施例3
(1)按Mn27at.％，Co3at.％，其余为铝的原子百分比称取纯金属原材料；
(2)将称量好的纯铝放入石英坩埚中，将石英坩埚放入高频感应熔炼炉，加热至300-400℃，保温5min，以去除金属铝块表面可能附着的有机物杂质。然后将感应炉温度调节至750-800℃，待铝块完全融化成熔融态，加入称量好的Co，确保Co完全被液态铝液覆盖；待Co完全融入铝金属液后加入Mn，使Mn完全被覆盖，继续保温10-20min，待合金完全融化均匀之后，停止加热。待合金液温度为1080-1100℃时，将合金液浇注成锭料；打磨合金锭表面后，将其切割成块状锭料(10mm厚)；
(3)取一支长度为400mm，直径10mm，底部开有圆孔的石英管，小孔直径为1-2mm，将10mm厚的块状锭料放入石英管中，采用高频感应加热炉及甩带机制备合金条带：升温至1100℃，在块状的合金锭融化成液并颤抖后通入高压氩气，将合金液从石英管底部小口迅速喷到500r/min旋转的表面光滑的铜辊上，得厚度0.05-0.08mm，宽度5-10mm左右的合金条带；
(4)把合金条带在6mol/L的KOH溶液中在温度为70℃下进行腐蚀处理，直至无明显气泡产生，除去合金条带中大部分铝。用超纯水和酒精分别清洗腐蚀过后的合金条带，将合金条带上的残留KOH溶液洗涤干净，得到腐蚀产物，将其放入真空干燥箱(80℃)中静置3h，即可得到过渡金属氧化物前驱体。
(5)将步骤(4)所得到的过渡金属氧化物前驱体与Na2CO3混合进行手工研磨，其中钠离子与过渡金属阳离子的摩尔比为1.5:1。研磨后放入马弗炉中，在500℃下预烧结，保温3h，然后在900℃下进一步烧结，保温5h，冷却至室温得到样品。
实施例4
(1)按Mn2at.％，Fe0.5at.％，其余为铝的原子百分比称取纯金属原材料；
(2)将称量好的纯铝放入石英坩埚中，将石英坩埚放入高频感应熔炼炉，加热至300-400℃，保温5min，以去除金属铝块表面可能附着的有机物杂质。然后将感应炉温度调节至700-750℃，待铝块完全融化成熔融态，加入称量好的Fe，确保Fe完全被液态铝液覆盖；待Fe完全融入铝金属液后加入Mn，使Mn完全被覆盖，继续保温10-20min，待合金完全融化均匀之后，停止加热。待合金液温度为700-750℃时，将合金液浇注成锭料；打磨合金锭表面后，将其切割成块状锭料(10mm厚)；
(3)取一支长度为400mm，直径10mm，底部开有圆孔的石英管，小孔直径为1-2mm，将10mm厚的块状锭料放入石英管中，采用高频感应加热炉及甩带机制备合金条带：升温至700-750℃，在块状锭料融化成液并颤抖后通入高压氩气，将合金液从石英管底部小口迅速喷到1000r/min旋转的表面光滑的铜辊上，得厚度0.03-0.05mm，宽度2-8mm左右的合金条带；
(4)把合金条带在0.1mol/L的KOH溶液中在温度为20℃下进行腐蚀处理，直至无明显气泡产生，除去合金条带中大部分铝。用超纯水和酒精分别清洗腐蚀过后的合金条带，将合金条带上的残留KOH溶液洗涤干净，得到腐蚀产物，将其放入真空干燥箱(80℃)中静置3h，即可得到过渡金属氧化物前驱体。
(5)将步骤(4)所得到的过渡金属氧化物前驱体与Na2CO3混合进行手工研磨，其中钠离子与过渡金属阳离子的摩尔比为0.7:1。研磨后放入马弗炉中，在400℃下预烧结，保温8h，然后在600℃下进一步烧结，保温10h，冷却至室温。所得样品分子式为Na0.7Mn0.8- xFe0..2AlxO2。
实施例5
(1)按Mn2at.％，Ni0.5at.％，其余为铝的原子百分比称取纯金属原材料；
(2)将称量好的纯铝放入石英坩埚中，将石英坩埚放入高频感应熔炼炉，加热至300-400℃，保温5min，以去除金属铝块表面可能附着的有机物杂质。然后将感应炉温度调节至700-750℃，待铝块完全融化成熔融态，加入称量好的Ni，确保Ni完全被液态铝液覆盖；待Ni完全融入铝金属液后加入Mn，使Mn完全被覆盖，继续保温10-20min，待合金完全融化均匀之后，停止加热。待合金液温度为700-750℃时，将合金液浇注成锭料；打磨合金锭表面后，将其切割成块状锭料(10mm厚)；
(3)取一支长度为400mm，直径10mm，底部开有圆孔的石英管，小孔直径为1-2mm，将10mm厚的块状锭料放入石英管中，采用高频感应加热炉及甩带机制备合金条带：升温至700-750℃，在块状锭料融化成液并颤抖后通入高压氩气，将合金液从石英管底部小口迅速喷到1500r/min旋转的表面光滑的铜辊上，得厚度0.02-0.04mm，宽度2-8mm左右的合金条带；
(4)把合金条带在2mol/L的NaOH溶液中在温度为60℃下进行腐蚀处理，直至无明显气泡产生，除去合金条带中大部分铝。用超纯水和酒精分别清洗腐蚀过后的合金条带，将合金条带上的残留NaOH溶液洗涤干净，得到腐蚀产物，将其放入真空干燥箱(60℃)中静置5h，即可得到过渡金属氧化物前驱体。
(5)将步骤(4)所得到的过渡金属氧化物前驱体与Na2CO3混合进行手工研磨，其中钠离子与过渡金属阳离子的摩尔比为1:1。研磨后放入马弗炉中，在450℃下预烧结，保温4h，然后在800℃下进一步烧结，保温6h，冷却至室温。所得样品分子式为NaMn0.8- xNi0.2AlxO2。
实施例6
(1)按Mn2at.％，Cu0.5at.％，其余为铝的原子百分比称取纯金属原材料；
(2)将称量好的纯铝放入石英坩埚中，将石英坩埚放入高频感应熔炼炉，加热至300-400℃，保温5min，以去除金属铝块表面可能附着的有机物杂质。然后将感应炉温度调节至750-800℃，待铝块完全融化成熔融态，加入称量好的Mn，确保Mn完全被液态铝液覆盖；待Mn完全融入铝金属液后加入Cu，使Cu完全被覆盖，继续保温10-20min，待合金完全融化均匀之后，停止加热。待合金液温度为750-800℃时，将合金液浇注成锭料；打磨合金锭表面后，将其切割成块状锭料(10mm厚)；
步骤(3)、(4)、(5)与实施例1的相同，步骤(5)所得样品分子式为Na0.7Mn0.8- xCu0.2AlxO2。
实施例7
(1)按Mn2at.％，Ti0.5at.％，其余为铝的原子百分比称取纯金属原材料；
(2)将称量好的纯铝放入石英坩埚中，将石英坩埚放入高频感应熔炼炉，加热至300-400℃，保温5min，以去除金属铝块表面可能附着的有机物杂质。然后将感应炉温度调节至700-750℃，待铝块完全融化成熔融态，加入称量好的Ti，确保Ti完全被液态铝液覆盖；待Ti完全融入铝金属液后加入Mn，使Mn完全被覆盖，继续保温10-20min，待合金完全融化均匀之后，停止加热。待合金液温度为750-800℃时，将合金液浇注成锭料；打磨合金锭表面后，将其切割成块状锭料(10mm厚)；
步骤(3)、(4)、(5)与实施例1的相同，步骤(5)所得样品分子式为Na0.7Mn0.8- xTi0.2AlxO2。
实施例8
(1)按Mn2at.％，V0.5at.％，其余为铝的原子百分比称取纯金属原材料；
(2)将称量好的纯铝放入石英坩埚中，将石英坩埚放入高频感应熔炼炉，加热至300-400℃，保温5min，以去除金属铝块表面可能附着的有机物杂质。然后将感应炉温度调节至700-750℃，待铝块完全融化成熔融态，加入称量好的V，确保V完全被液态铝液覆盖；待V完全融入铝金属液后加入Mn，使Mn完全被覆盖，继续保温10-20min，待合金完全融化均匀之后，停止加热；待合金液温度为800-850℃时，将合金液浇注成锭料；打磨合金锭表面后，将其切割成块状锭料(10mm厚)；
步骤(3)、(4)、(5)与实施例1的相同，步骤(5)所得样品分子式为Na0.7Mn0.8- xV0.2AlxO2。
实施例9
(1)按Mn2at.％，Cr0.5at.％，其余为铝的原子百分比称取纯金属原材料；
(2)将称量好的纯铝放入石英坩埚中，将石英坩埚放入高频感应熔炼炉，加热至300-400℃，保温5min，以去除金属铝块表面可能附着的有机物杂质；然后将感应炉温度调节至700-750℃，待铝块完全融化成熔融态，加入称量好的Cr，确保Cr完全被液态铝液覆盖；待Cr完全融入铝金属液后加入Mn，使Mn完全被覆盖，继续保温10-20min，待合金完全融化均匀之后，停止加热。待合金液温度为700-750℃时，将合金液浇注成锭料；打磨合金锭表面后，将其切割成块状锭料(10mm厚)；
步骤(3)、(4)、(5)与实施例1的相同，步骤(5)所得样品分子式为Na0.7Mn0.8- xCr0.2AlxO2。
实施例10
(1)按Mn2at.％，Zr0.5at.％，其余为铝的原子百分比称取纯金属原材料；
(2)将称量好的纯铝放入石英坩埚中，将石英坩埚放入高频感应熔炼炉，加热至300-400℃，保温5min，以去除金属铝块表面可能附着的有机物杂质。然后将感应炉温度调节至700-750℃，待铝块完全融化成熔融态，加入称量好的Zr，确保Zr完全被液态铝液覆盖；待Zr完全融入铝金属液后加入Mn，使Mn完全被覆盖，继续保温10-20min，待合金完全融化均匀之后，停止加热。待合金液温度为750-800℃时，将合金液浇注成锭料；打磨合金锭表面后，将其切割成块状锭料(10mm厚)；
步骤(3)、(4)、(5)与实施例1的相同，步骤(5)所得样品分子式为Na0.7Mn0.8- xZr0.2AlxO2。
实施例11
(1)按Mn2at.％，Mo0.5at.％，其余为铝的原子百分比称取纯金属原材料；
(2)将称量好的纯铝放入石英坩埚中，将石英坩埚放入高频感应熔炼炉，加热至300-400℃，保温5min，以去除金属铝块表面可能附着的有机物杂质。然后将感应炉温度调节至800-850℃，待铝块完全融化成熔融态，加入称量好的Mo，确保Mo完全被液态铝液覆盖；待Mo完全融入铝金属液后加入Mn，使Mn完全被覆盖，继续保温10-20min，待合金完全融化均匀之后，停止加热。待合金液温度为800-850℃时，将合金液浇注成锭料；打磨合金锭表面后，将其切割成块状锭料(10mm厚)；
步骤(3)、(4)、(5)与实施例1的相同，步骤(5)所得样品分子式为Na0.7Mn0.8-x Mo0.2AlxO2。
实施例12
(1)按Mn2at.％，Ru0.5at.％，其余为铝的原子百分比称取纯金属原材料；
(2)将称量好的纯铝放入石英坩埚中，将石英坩埚放入高频感应熔炼炉，加热至300-400℃，保温5min，以去除金属铝块表面可能附着的有机物杂质。然后将感应炉温度调节至750-800℃，待铝块完全融化成熔融态，加入称量好的Ru，确保Ru完全被液态铝液覆盖；待Ru完全融入铝金属液后加入Mn，使Mn完全被覆盖，继续保温10-20min，待合金完全融化均匀之后，停止加热。待合金液温度为750-800℃时，将合金液浇注成锭料；打磨合金锭表面后，将其切割成块状锭料(10mm厚)；
步骤(3)、(4)、(5)与实施例1的相同，步骤(5)所得样品分子式为Na0.7Mn0.8-x Ru0.2AlxO2。
实施例13
将步骤(5)中进一步烧结的温度改为600℃，其余与实施例1相同，步骤(5)所得样品分子式为Na0.7Mn0.8-xCo0.2AlxO2。
实施例14
将步骤(5)中进一步烧结的温度改为800℃，其余与实施例1相同，步骤(5)所得样品分子式为Na0.7Mn0.8-xCo0.2AlxO2。
实施例15
将步骤(5)中进一步烧结的温度改为900℃，其余与实施例1相同，步骤(5)所得样品分子式为Na0.7Mn0.8-xCo0.2AlxO2。

Claims (6)

1.一种层状锰基钠离子电池正极材料的制备方法，其特征是包括以下步骤：
(1)选择金属铝、过渡金属锰和过渡金属M，按照以下比例关系准备原料：金属铝和过渡金属总原子百分比为100％，Al的原子百分比占总原子百分比的70％-98％，金属锰所占原子百分比高于金属M；M为Fe、Co、Ni、Cu、Ti、V、Cr、Zr、Mo、Ru中的任意一种；
(2)将金属铝熔融，先向熔融的铝液中加入熔点相对较高的金属，使熔点相对较高的金属完全熔化，然后再加入熔点较低的金属，待熔点较低的金属完全熔化后，得均匀的合金液；
(3)将合金液浇铸成锭，打磨表面后切割成块状锭料，将块状锭料熔化后在甩带机中甩带，得合金条带；
(4)将所得合金条带加入碱性溶液中，合金条带中大部分的铝被腐蚀掉，得到含有Al、Mn、M的金属氧化物前驱体；
(5)将步骤(4)得到的腐蚀产物清洗、干燥，得到过渡金属氧化物前驱体；
(6)将步骤(5)得到的过渡金属氧化物前驱体与Na2CO3或NaOH混合，进行研磨，烧结，冷却至室温，即得到层状锰基钠离子电池正极材料。
2.根据权利要求1所述的一种层状锰基钠离子电池正极材料，其特征是：步骤(2)中，金属铝在700-1100℃熔融成铝；步骤(3)中，合金液在700-1100℃的温度下浇注成锭。
3.根据权利要求1或2所述的一种层状锰基钠离子电池正极材料的制备方法，其特征是：步骤(4)中，碱性溶液为NaOH或KOH，溶液的浓度为0.1-6mol/L；在20-90℃条件下进行腐蚀，直到观察到无明显气泡产生；腐蚀时间为0.5-10h。
4.根据权利要求1或2所述的一种层状锰基钠离子电池正极材料的制备方法，其特征是：步骤(5)中干燥温度为50-80℃，干燥时间为3-8h。
5.根据权利要求1或2所述的一种层状锰基钠离子电池正极材料的制备方法，其特征是，步骤(6)中Na2CO3或NaOH中钠离子与过渡金属氧化物前驱体中金属阳离子计量比为0.5-1.5:1。
6.根据权利要求1或2所述的一种层状锰基钠离子电池正极材料的制备方法，其特征是，步骤(6)中，首先在400-500℃温度下进行预烧结，时间为3-8h；然后在600-900℃温度下进一步烧结，时间为5-10h，均在空气气氛中进行，加热速率为5-10℃/min。
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