CN112689614A - 用于二次电池的钠金属氧化物材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于二次电池的电极的钠金属氧化物材料，其中所述钠金属氧化物材料包含：NaxMyCozO2‑δ，其中M含有以下元素中的一种或多种：Mn、Cu、Ti、Fe、Mg、Ni、V、Zn、Al、Li、Sn、Sb，0.7≤x≤1.3，0.9≤y≤1.1，0≤z<0.15，0≤δ<0.2，并且其中所述钠金属氧化物材料的初级颗粒的平均长度为3至10μm，优选为5至10μm。本发明还涉及用于制备根据本发明的钠金属氧化物材料的方法。
Description
技术领域
本发明的实施方案总体上涉及一种用于二次电池的电极的钠金属氧化物材料。特别地，本发明的实施方案涉及一种具有NaxMyCozO2-δ组成的材料，其中M是以下元素中的一种或多种：Mn、Cu、Ti、Fe、Mg、Ni、V、Zn、Al、Li、Sn、Sb，并且其中0.7≤x≤1.3，0.9≤y≤1.1，0≤z<0.15，0≤δ<0.2。
背景技术
化石燃料的燃烧导致高水平的二氧化碳释放到大气中。一般的共识是，这种污染是全球气候变化的重要原因。这使得用清洁能源替代传统化石燃料的需求不断增长。当今社会使用的清洁和可再生能源发电具有间歇性，因此需要经济且可持续的能量存储。除了锂离子电池(LIB)和铅酸电池(PbA)外，钠离子电池(SIB)被认为是电网规模存储应用的有前途的替代品，这是因为钠资源的天然丰度和低成本，以及类似于锂离子电池中使用的“摇椅式”钠存储机制。
寻找具有优异电化学性能的最佳电极材料是当前SIB的关键发展领域。在此研究领域中，层状过渡金属氧化物代表了一类优良的电极材料，部分原因是其对环境的友好性以及合成的简便性。但是，Na离子阴极材料的大规模生产仍处于起步阶段，要使SIB技术发展到可与LIB和PbA在商业上竞争，主要的挑战仍然是获得最佳的材料粉末性质(密度、流动性和稳定性)。
发明内容
本发明的实施方案总体上涉及一种用于二次电池的电极的钠金属氧化物材料。本发明的一个目的是提供一种具有改善的电化学稳定性的钠金属氧化物材料。本发明的另一个目的是提供一种钠金属氧化物材料，其中与已知的钠金属氧化物材料相比，初级颗粒的长度增加。本发明的另一个目的是提供一种具有高振实密度的钠金属氧化物材料，其允许钠金属氧化物材料在商业电极内的高负载。本发明的另一个目的是提供一种具有有利或甚至最佳的表面积的钠金属氧化物材料。本发明的另一个目的是提供一种用于制备根据本发明的钠金属氧化物材料的方法。
本发明的一个实施方案提供一种用于二次电池的电极的钠金属氧化物材料，所述钠金属氧化物材料包含：NaxMyCozO2-δ，其中M为以下元素中的一种或多种：Mn、Cu、Ti、Fe、Mg、Ni、V、Zn、Al、Li、Sn、Sb，其中0.7≤x≤1.3，0.9≤y≤1.1，0≤z<0.15，0≤δ<0.2，并且其中所述钠金属氧化物材料的初级颗粒的平均长度为3至10μm，优选为5至10μm。
当钠金属氧化物材料的初级颗粒的平均长度为3至10μm时，钠金属氧化物材料的结构稳定性和密度得到改善。优选地，初级颗粒的平均长度为5至10μm。当初级颗粒的平均长度增加时，电化学性能得到改善。最后，当初级颗粒较大时，将钠金属氧化物材料加工成电池会更容易，因为钠金属氧化物材料的粉尘较少，易于包装并且在电极中提供适当的负载。例如，x为0.8至1，以提供尽可能高的材料容量。术语“初级颗粒的长度”旨在表示物体的三个维度中最大的一个；因此，初级颗粒的长度是初级颗粒的最宽的小面(facet)或侧边。在初级颗粒具有明显最宽的侧边或小面的情况下，这种最大的小面或侧边的尺寸为长度。此外，如果初级颗粒是盘形和圆形的，则初级颗粒的长度是直径。
钴(Co)是锂和钠离子电池的层状氧化物材料中的常见元素。然而，通常期望降低Co含量以降低成本。因此，在根据本发明的材料中，Co不是材料的主要组分；然而，如在商业化的锂类似物LiNi0.8Co0.15Al0.05O2中所见的，Co可以作为掺杂剂或取代剂存在。
在一个实施方案中，钠金属氧化物材料的初级颗粒的平均体积为至少8μm3。因此，在初级颗粒具有不允许确定直径或特征长度的形状的情况下，例如在初级颗粒呈球形或骰子形的情况下，以这样的方式提及初级颗粒的体积大小：平均体积大于8μm3，这对应于大于边长为2x 2x 2μm的骰子形颗粒的初级颗粒。
δ值是提供钠金属氧化物材料的电荷中性的值。该值取决于钠金属氧化物材料的元素的氧化态。
应当注意的是，提及材料为NaxMyCozO2-δ，其中M为以下元素中的一种或多种：Cu、Ti、Fe、Mg、Ni、V、Zn、Al、Li、Sn、Sb，其中0.7≤x≤1.3，0.9≤y≤1.1，0≤z<0.15，0≤δ<0.2，旨在表示元素的组合表示为“M”并且以对应于0.9≤y≤1.1的量提供。
钠金属氧化物材料的优选实施方案包括：Na0.78Ni0.2Fe0.38Mn0.42O2、Na1.00Ni0.25Fe0.5Mn0.25O2和Na0.76Mn0.5Ni0.3Fe0.1Mg0.1O2。
术语“材料包含”旨在表示该材料还可以包含杂质，但是该材料主要具有所示出的化学计量。
为了避免疑问，术语“初级颗粒”在本文中以其常规含义使用，即是指颗粒状材料中的物质的各个碎片。IUPAC将“初级颗粒”定义为颗粒状材料中的“最小离散可识别实体”。这种最小离散可识别实体是单个晶体。初级颗粒可以与次级颗粒区分开，次级颗粒是由多个初级颗粒组装而成的颗粒，并且通过较弱的粘附力或内聚力(在团聚体情况下)或通过强的原子或分子力(在聚集体情况下)而保持在一起。形成次级颗粒的初级颗粒保持个体特征。
在一个实施方案中，式NaxMyCozO2-δ中z＝0。这对应于不含钴的材料，这是有利的，因为钴是一种稀缺且昂贵的元素。
在一个实施方案中，初级颗粒具有长度和厚度，其中厚度小于长度，并且其中初级颗粒的平均厚度为1.0至4.0μm，优选为2.0至3.5μm。通常，初级颗粒具有类似小片的形态，其具有清晰的小面，其中初级颗粒的最大尺寸或等效直径明显大于初级颗粒的厚度。参见图1。
应该注意的是，初级颗粒的平均长度是根据具有可确定的长度的颗粒数目确定的。因此，如果在材料的初级颗粒的SEM图像上的给定数目的颗粒的长度是可确定的，则可以基于具有可确定的长度的那些初级颗粒来确定平均长度的量度。SEM图像中只有一部分颗粒具有可确定的长度。优选地，平均长度的确定是基于材料的初级颗粒的多个SEM图像或类似图像。类似的考虑适用于初级颗粒的平均厚度。
此外，有助于确定平均长度和/或平均厚度的每个颗粒应具有合理的尺寸。因此，如果颗粒的长度小于1nm或大于500μm，则不应将这种颗粒视为材料的一部分，因此不会有助于确定平均长度和/或平均厚度。
在一个实施方案中，M含有Ni和选自Mn、Cu、Ti、Fe、Mg的至少一种其他金属。这种钠金属氧化物材料的优选实施方案包括：Na0.78Ni0.2Fe0.38Mn0.42O2。
在一个实施方案中，钠金属氧化物材料含有Ni和Mn。这种钠金属氧化物材料的优选实施方案包括：Na1.0Ni0.5Mn0.5O2。
在一个实施方案中，钠金属氧化物材料含有Na以及金属Ni、Mn、Ti和Mg。这种钠金属氧化物材料的优选实施方案包括：Na0.9Ni0.3Mn0.3Mg0.15Ti0.25O2、Na0.85Ni0.283Mn0.283Mg0.142Ti0.292O2、Na0.833Ni0.317Mn0.467Mg0.10Ti0.117O2、Na0.8Ni0.267Mn0.267Mg0.133Ti0.333O2和Na0.75Ni0.25Mn0.25Mg0.125Ti0.375O2。
在一个实施方案中，钠金属氧化物材料是包含P2和O3相的混合相材料。据信，混合相材料提供改善的电化学稳定性。如本文所用，钠金属氧化物材料的相组成在多个循环后处于其放电形式，或者处于其原始放电形式，即以其合成的形式存在。在一个实施方案中，如通过粉末X射线衍射图的Rietveld精修所确定的，钠金属氧化物材料是具有20-40wt％P2相和60-80wt％O3相的双相材料。本发明的一个优点是可以提供具有特定的P2/O3相比率的混合相材料。由于更好的Na离子传输性能，P2相似乎有助于材料的功率容量，而O3则有助于材料的容量。如本文所用，术语“混合相材料”是指具有P2和O3两种相的材料，其中该两种相的每一种都以至少5wt％存在。
如Wang,P.F.等人的文章“Layered Oxide Cathodes for Sodium-IonBatteries:Phase Transition,Air Stability,and Performance”,Advanced EnergyMaterials,2018,8(8),1–23中所述，NaxTMO2的典型层状结构由边缘共享(edge sharing)的TMO6八面体层和Na离子层的交替堆叠组成。此处“TM”是指过渡金属。这些基于钠的层状材料可以根据周围的Na+环境和独特的氧化物层堆叠数目分为两大类：P2型或O3型。这是由Delmas等人首先指定的。符号“P”和“O”表示Na离子的棱柱或八面体配位环境，“2”或“3”表示在单个晶胞单元中具有不同种类的O堆叠的过渡金属层的数目。上文引用的Wang,P.F.等人的文章的图1中描绘了P2和O3相的晶体结构的示意图。
P2型NaxTMO2由两类TMO2层(AB和BA层)组成，其中所有Na+都位于所谓的三角棱柱(P)位点。Na+可能占据两种不同类型的三角棱柱位点：Naf(Na1)沿其表面与相邻板(slab)的两个TMO6八面体接触，而Nae(Na2)沿其边缘与周围的六个TMO6八面体接触。这些相邻的Naf和Nae位点太近而无法同时被占据，因为两个相邻的Na离子之间的库仑排斥力很大。
在O3型NaxTMO2中，由于Na离子的离子半径
比具有三价态的3d过渡金属离子
更大，因此Na+和3d过渡金属离子被容纳在具有立方密堆积(ccp)的氧排列的不同八面体位点。O3型层状相可以被分类为一种阳离子有序的岩石盐超结构氧化物。边缘共享的NaO6和TMO6八面体有序排列成垂直于[111]的交替层，分别形成NaO2和TMO2板。作为层状结构，NaTMO2由晶体学上的三类TMO2层(所谓的AB、CA和BC层)组成，其具有不同的O堆积(请参见上文引用的Wang,P.F.等人的文章的图1c)，以描述单位晶胞，并且Na离子被容纳在形成典型的O3型层状结构的TMO2层之间的所谓的八面体(O)位点。
在一个实施方案中，钠金属氧化物材料的振实密度为1.5至2.5g/cm3。例如，钠金属氧化物材料的振实密度为1.7至2.2g/cm3。
“振实密度”是一个术语，其用来描述以测定量的次数通常从预定高度“振实”粉末容器的形式进行固结/压制之后，粉末(或颗粒状固体)的体相密度。“振实”方法被最佳地描述为“举起和放下”。在这种情况下，振实不应与夯实、侧击或振动相混淆。测量方法可能会影响振实密度值，因此在比较不同材料的振实密度时应使用相同的方法。本发明的振实密度是通过以下测量的：在添加至少10克粉末之前和之后对量筒进行称重以记录所添加材料的质量，然后在桌上振实该量筒一段时间，然后读取被振实的材料的体积。通常，振实应持续进行，直到进一步的振实不会提供任何进一步的体积变化。仅作为示例，在一分钟内进行的振实可以是大约120次或180次。
振实密度是一种在很大程度上取决于粒度分布的性质，此处所指的振实密度是对已研磨成以下粒度分布的粉末测得的值：3μm<d(0.1)<7μm，7μm<d(0.5)<14μm和14μm<d(0.9)<25μm。这些振实密度和粒度分布对于获得钠金属氧化物材料的足够的容量和适当的孔隙率来说是合适的。材料中的整个粒度分布，即具有一定尺寸的颗粒的体积分数随粒度的变化，是一种对悬浮液或粉末中的颗粒的尺寸进行定量的方法。在这种分布中，将d(0.1)或D10定义为这样的粒度：其中总数的10％低于d(0.1)或D10的值；将d(0.5)或D50定义为这样的粒度：其中总数的50％低于d(0.5)或D50的值(即中位数)；而将d(0.9)或D90定义为这样的粒度：其中总数的90％低于d(0.9)或D90的值。确定粒度分布的常用方法包括与图像分析联用的动态光散射测量和扫描电子显微术测量。
在一个实施方案中，BET面积为0.3至1m2/g。优选地，BET面积为0.3至0.6m2/g。众所周知，低BET面积与材料在电化学电池中循环时的低降解有关。
在一个实施方案中，通过在分散体中混合前体材料，在炉中干燥和加热来制造钠金属氧化物材料。这与钠金属氧化物材料的沉淀形成对比。众所周知，经沉淀的钠金属氧化物材料可以获得高达约2g/cm3的振实密度。然而，混合和干燥材料通常提供具有比通过本发明获得的材料更低的振实密度的材料。分散体为例如水性分散体，干燥方法为例如喷雾干燥。
如本文所用，术语“炉”旨在表示用于加热至远高于500℃的任何合适的容器，例如窑炉或熔炉。
本发明的另一个方面提供了一种制备包含NaxMyCozO2-δ的钠金属氧化物材料的方法，其中M为以下元素中的一种或多种：Mn、Cu、Ti、Fe、Mg、Ni、V、Zn、Al、Li、Sn、Sb，其中0.7≤x≤1.3，0.9≤y≤1.1，0≤z<0.15，0≤δ<0.2，并且其中所述钠金属氧化物材料的初级颗粒的平均长度为3至10μm。所述方法包括以下步骤：
a)将包含钠盐和以下元素中至少一种的盐或氧化物的前体材料在分散体中混合为经混合的前体：Mn、Cu、Ti、Fe、Mg、Ni、V、Zn、Al、Li、Sn、Sb，其中经混合的前体包含碳酸盐；
b)将经混合的前体干燥至水分含量为2至15wt％的经混合的前体；
c)将经混合的前体放在炉中，并将炉加热到至多800至1000℃的温度，以提供钠金属氧化物材料；和
c)在具有低于100ppm CO2的气氛中将钠金属氧化物材料冷却至室温。
前体材料的盐可以是任何合适的盐。一个例子是使用氧化物或碳酸盐，例如碳酸钠，以及Ni和/或Mn、Cu、Ti、Fe和Mg中一种的碳酸盐。或者，可以使用硝酸钠或氢氧化钠。通常，由于硫会在制备后残留在材料中，因此不会使用硫酸盐，不会使用硝酸盐以避免在热处理过程中的NOx排放，并且也很少使用氯化物。
步骤d)在具有低于100ppm CO2，优选50ppm以下的CO2的气氛中进行。尽管步骤d)在贫CO2的气氛中进行，但是步骤a)至c)例如是在空气或类似于空气的气氛(例如75至85％的氮气，15至25％的氧气，可能一些氩气以及可能还有一些CO2)中进行。
根据本发明的方法的一个实施方案，步骤c)的加热包括以下步骤：
c1)将炉加热到900至1000℃的第一温度T1；
c2)将炉的温度保持在第一温度T1，直到达到P2和O3相之间的特定相分布；
c3)将炉冷却至第二温度T2，其中T2为800至950℃，并且其中T2比T1低50-150℃；和
c4)将炉的温度保持在第二温度T2，直到钠金属氧化物材料基本上不含碳酸盐。
本发明的方法的一个优点在于，可以提供具有特定的P2/O3相比率的混合相材料。步骤c2)确保初级颗粒烧结并生长到一定尺寸，其中钠金属氧化物材料的初级颗粒的平均长度为3至10μm，甚至优选为5至10μm。步骤c2)中P2和O3相之间的特定相分布与钠金属氧化物材料的最终相分布有些不同。通常，特定相分布具有比钠金属氧化物材料的最终相分布稍少的O3。步骤c4)确保改变相分布，以便在最终材料中存在比步骤c2)和c3)之间的材料稍多的O3。通常，与步骤c2)和c3)之间的材料相比，该材料在最终材料中会具有多5-20wt％的O3。因此，步骤c3)将相分布改变为更多的O3，但是仅达到5-20wt％的程度。因此，钠金属氧化物材料的最终相分布仍然是具有P2和O3两相的相分布，每个相的百分比为至少20wt％。
术语“钠金属氧化物材料基本上不含碳酸盐”是指在步骤c4)中与空气成平衡的钠金属氧化物材料形成含有少于约2000ppm碳酸盐的气氛。大气具有约400ppm CO2，但是在步骤c1)和c2)期间，可以在炉内检测到大量的CO2，例如高达20体积％。继续步骤c4)，直到CO2水平小于5000ppm，例如2000ppm CO2。CO2的水平例如可以通过来自Pewatron AG的Carbondio 2000气体模块传感器(0-2000ppm CO2)来测量。该CO2水平对应于使用符合各仪器和应用标准(包括ISO 11358、ISO/DIS 9924、ASTM E1131、ASTM D3850、DIN 51006)的Netzsch STA 409C，采用热重分析(TGA)测得的钠金属氧化物材料中最高为0.5wt％Na2CO3的Na2CO3含量。
通常，步骤c4)对应于保持炉的温度，直到基本上所有的碳酸钠被分解。例如，步骤c4)对应于将炉的温度在温度T2保持5至20小时，例如8至10小时。术语“保持温度”是指温度保持相对稳定。但是，术语“保持温度”旨在涵盖例如10-20℃的较小温度变化。术语“将炉冷却”旨在涵盖将材料保持在一个炉中，将其温度降低的情况；以及将材料在炉内从一个较热的部分传送到另一个较冷的部分(例如在传送带上)的情况。
通过本发明的方法，可以获得具有良好浆料性质以及良好功率性质的混合相材料。
根据本发明的另一个方面，本发明涉及用于二次电池的电极的钠金属氧化物材料，所述钠金属氧化物材料包含NaxMyCozO2-δ，其中M为以下元素中的一种或多种：Mn、Cu、Ti、Fe、Mg、Ni、V、Zn、Al、Li、Sn、Sb，其中0.7≤x≤1.3，0.9≤y≤1.1，0≤z<0.15，0≤δ<0.2，并且其中所述钠金属氧化物材料的初级颗粒的平均体积为至少8μm3。因此，在初级颗粒具有不允许确定直径或特征长度的形状的情况下，例如在初级颗粒呈球形或骰子形的情况下，以这样的方式提及初级颗粒的体积大小：平均体积大于8μm3，这对应于大于边长为2x 2x 2μm的骰子。
附图的简要说明
图1是具有片状初级颗粒的P2型材料的示意图。
具体实施方案
图1是具有片状初级颗粒的P2型材料的示意图，例如P2型材料Na2/ 3Mn0.7Fe0.1Mg0.1O2。从图1中可以看出，初级颗粒通常具有类似小片的形态，其具有清晰的小面，其中初级颗粒的最大尺寸或等效直径明显大于初级颗粒的厚度。对于一些初级颗粒，长度L或厚度T已在图1中示出。初级颗粒的直径或长度为约1-3pm，厚度为约100-500nm。图1表明，颗粒具有最大尺寸(长度)和最小尺寸(厚度)。图1还表明，对于一些颗粒，长度或厚度可能无法辨别。在这种情况下，在确定样品中颗粒的平均长度和厚度时仅包括颗粒的厚度或长度。
因此，初级颗粒的长度L在初级颗粒的三个维度中是最大的，而初级颗粒的厚度在其三个维度中是最小的。
实施例
钠金属离子材料的制备：
将包含Na和Ni以及Mn、Cu、Ti、Fe和Mg中至少一种元素的碳酸盐的原料的物理混合物的形式的前体材料在水性分散体中混合，然后喷雾干燥成粉末。将经喷雾干燥和混合的前体材料放置在匣体中。经喷雾干燥和混合的前体材料的体相密度为约0.7-1.0g/cm3，并且将匣体填充，使得经喷雾干燥和混合的前体材料的床高度为高于35mm。经混合和喷雾干燥的前体材料的水分含量为2至15wt％。将具有20-22kg的经混合和喷雾干燥的前体材料(总共包含约0.4-3.3L的水)的匣体装入炉中。在这种情况下使用的炉是来自Nabertherm的具有五面加热的电加热的室式炉(带有控制器C 440的LH 216)，并通过可控制的气体入口进行了改进。
随后，启动炉的热处理程序，并在没有任何气体流过炉的情况下以1-5℃/min的升温速度将炉加热至炉顶部温度为500℃。在这些条件下，由于炉不是完全气密性的，因此可以观察到水分凝结在炉壁的外面上。当炉顶部的温度达到约500℃时，粉末达到280℃至320℃，并且碳酸盐开始在饱和湿度环境中分解。此时，20至100L/min的气流开始从炉的底部流到顶部，并且以1-5℃/min的升温速度逐渐加热到900-1000℃。
几个小时后，例如5至20小时后，将炉在1-100L/min的不含CO2的空气流中冷却。当炉已冷却至约500℃时，如果可以使用更高的氮气流，则可以使用氮气作为冷却介质，直到炉达到室温。
虽然已经通过各种实施方案的描述示出了本发明，并且尽管已经相当详细地描述了这些实施方案，但是申请人的意图不是将所附权利要求的范围限制或以任何方式限定到这种细节。其他优点和修改对于本领域技术人员将是显而易见的。因此，本发明在其更广泛的方面不限于所示出和描述的具体细节、代表性方法和说明性示例。因此，在不脱离申请人的总体发明构思的精神或范围的情况下，可以偏离这些细节。
Claims (15)
1.一种用于二次电池的电极的钠金属氧化物材料，所述钠金属氧化物材料包含：NaxMyCozO2-δ，其中M为以下元素中的一种或多种：Mn、Cu、Ti、Fe、Mg、Ni、V、Zn、Al、Li、Sn、Sb，其中0.7≤x≤1.3，0.9≤y≤1.1，0≤z<0.15，0≤δ<0.2，并且其中所述钠金属氧化物材料的初级颗粒的平均长度为3至10μm，优选为5至10μm。
2.根据权利要求1所述的钠金属氧化物材料，其中z＝0。
3.根据权利要求1或2所述的钠金属氧化物材料，其中所述初级颗粒具有长度和厚度，其中所述厚度小于所述长度，并且其中初级颗粒的平均厚度为1.0至4.0μm，优选为2.0至3.5μm。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的钠金属氧化物材料，其中M含有Ni和选自Mn、Cu、Ti、Fe、Mg的至少一种其他金属。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的钠金属氧化物材料，其中M含有Ni和Mn。
6.根据权利要求1中任一项所述的钠金属氧化物材料，其中M含有Ni、Mn、Mg和Ti。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的钠金属氧化物材料，其中所述钠金属氧化物材料是包含P2和O3相的混合相材料。
8.根据权利要求7所述的钠金属氧化物材料，其中所述钠金属氧化物材料包含20-40wt％的P2相和60-80wt％的O3相。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的钠金属氧化物材料，其中所述钠金属氧化物材料的振实密度为1.5至2.5g/cm3。
10.根据权利要求9所述的钠金属氧化物材料，其中所述钠金属氧化物材料的振实密度为1.7至2.2g/cm3。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的钠金属氧化物材料，其中BET面积为0.3至1m2/g。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的钠金属氧化物材料，其中所述钠金属氧化物材料通过以下制备：在分散体中混合前体材料；在炉中进行干燥和加热。
13.一种用于制备包含NaxMyCozO2-δ的钠金属氧化物材料的方法，其中M为以下元素中的一种或多种：Mn、Cu、Ti、Fe、Mg、Ni、V、Zn、Al、Li、Sn、Sb，0.7≤x≤1.3，0.9≤y≤1.1，0≤z<0.15，0≤δ<0.2，并且其中所述钠金属氧化物材料的初级颗粒的平均长度为3至10μm，优选为5至10μm，所述方法包括以下步骤：
a)将包含钠盐和以下元素中至少一种的盐或氧化物的前体材料在分散体中混合为经混合的前体：Mn、Cu、Ti、Fe、Mg、Ni、V、Zn、Al、Li、Sn、Sb，其中经混合的前体包含碳酸盐；
b)将经混合的前体干燥至水分含量为2至15wt％的经混合的前体；
c)将经混合的前体放在炉中，将炉加热到至多800至1000℃的温度，以提供钠金属氧化物材料；和
c)在具有低于100ppm CO2的气氛中将钠金属氧化物材料冷却至室温。
14.根据权利要求13所述的方法，其中步骤c)的加热包括以下步骤：
c1)将炉加热到900至1000℃的第一温度T1；
c2)将炉的温度保持在第一温度T1，直到达到P2和O3相之间的特定相分布；
c3)将炉冷却至第二温度T2，其中T2为800至950℃，并且其中T2比T1低50-150℃；和
c4)将炉的温度保持在第二温度T2，直到钠金属氧化物材料基本上不含碳酸盐。
15.一种用于二次电池的电极的钠金属氧化物材料，所述钠金属氧化物材料包含：NaxMyCozO2-δ，其中M为以下元素中的一种或多种：Mn、Cu、Ti、Fe、Mg、Ni、V、Zn、Al、Li、Sn、Sb，并且其中0.7≤x≤1.3，0.9≤y≤1.1，0≤z<0.15，0≤δ<0.2，并且其中所述钠金属氧化物材料的初级颗粒的平均体积为至少8μm3。
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