CN117497746A - 钠电层状正极材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钠电层状正极材料及其制备方法和应用。该钠电层状正极材料由内而外包括内核、惰性包覆层以及碳包覆层；其中，内核的化学通式为NaaNibZncFedMneO2，0.80≤a≤0.90，0.20≤b≤0.50，0.05≤c≤0.20，0.20≤d≤0.40，0.20≤e≤0.40，内核表面CO3 2‑含量小于或等于1wt%，OH‑含量小于或等于0.12wt%，惰性包覆层包括X元素的氧化物和/或氧化物与内核表面的碱反应生成的盐，惰性包覆层与碳包覆层之间的剥离强度大于或等于0.01N/m。该钠电层状正极材料在12Mpa下的粉末电阻降低到30000Ω·cm以下，极大的减少了对应制得的钠离子电池中电芯的产热，有效的提高了安全性。
Description
技术领域
本发明涉及钠离子电池正极材料技术领域，特别是涉及钠电层状正极材料及其制备方法和应用。
背景技术
近几年，新能源产业快速发展，钠离子电池因为具备低成本、制备方法简单、性能优异等特点备受关注，其中镍锌铁锰钠层状氧化物作为钠电层状正极材料，由于成本低廉、加工性能和循环性能优异，备受关注，但是其电导率偏低，12Mpa下的粉末电阻在50000Ω·cm以上，对应制得的钠离子电池的电芯内阻大，产热严重，导致工业化放大时风险较大。鉴于此，改善镍锌铁锰钠层状氧化物的电子电导率，从而降低电芯内阻，显得极为迫切。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种钠电层状正极材料及其制备方法和应用，该钠电层状正极材料在12Mpa下的粉末电阻降低到30000Ω·cm以下，极大的减少了对应制得的钠离子电池中电芯的产热，有效的提高了安全性。
本发明公开了一种钠电层状正极材料，所述钠电层状正极材料由内而外包括内核、惰性包覆层以及碳包覆层；
其中，所述内核的化学通式为NaaNibZncFedMneO2，0.80≤a≤0.90，0.20≤b≤0.50，0.05≤c≤0.20，0.20≤d≤0.40，0.20≤e≤0.40，所述内核表面CO3 2-含量小于或等于1wt%，OH-含量小于或等于0.12wt%，所述惰性包覆层包括X元素的氧化物和/或所述氧化物与所述内核表面的碱反应生成的盐，所述惰性包覆层与所述碳包覆层之间的剥离强度大于或等于0.01N/m。
在一实施方式中，所述X元素包括Al、Si、Mg、Ca、Ti、Y或W中的至少一种。
在一实施方式中，所述惰性包覆层的厚度小于或等于50nm。
在一实施方式中，所述碳包覆层的材料包括炭黑、碳纳米管或石墨烯中的至少一种。
在一实施方式中，所述碳包覆层在所述钠电层状正极材料中的质量分数为0.5%-1.5%。
一种如上述的钠电层状正极材料的制备方法，包括如下步骤：
将Na源与通式为NibZncFedMne(OH)2的前驱体按照a:1的摩尔比混合得到混合料，对所述混合料进行第一次烧结，粉碎烧结的产物，得到第一中间体，其中，0.80≤a≤0.90，0.20≤b≤0.50，0.05≤c≤0.20，0.20≤d≤0.40，0.20≤e≤0.40；
水洗所述第一中间体直至pH小于10，得到内核；
将X元素的氧化物与所述内核混合进行第二次烧结，在所述内核的表面形成惰性包覆层，得到第二中间体，其中，所述X元素的氧化物能够与所述内核表面的碱反应；
将碳源与所述第二中间体混合，在惰性气体的保护下进行第三次烧结，在所述第二中间体的表面形成碳包覆层，得到钠电层状正极材料，其中，所述碳源与所述第二中间体的质量比大于0.2:100，且小于2.0:100，所述第三次烧结的温度为100℃-300℃。
在一实施方式中，水洗所述第一中间体的步骤中，水与所述第一中间体的质量比为0.6:1-1:1。
在一实施方式中，将X元素的氧化物与所述内核混合进行第二次烧结的步骤，还满足以下条件中的至少一个：
（1）所述X元素的氧化物与所述内核的摩尔比为0.05:100-0.5:100；
（2）所述第二次烧结的温度为400℃-600℃。
在一实施方式中，将碳源与所述第二中间体混合进而第三次烧结的步骤，所述碳源与所述第二中间体的质量比为0.5:100-1.5:100。
一种钠离子电池正极片，包括如上述的钠电层状正极材料。
一种钠离子电池，包括如上述的钠离子电池正极片。
一种用电设备，包括如上述的钠离子电池。
本发明提供的钠电层状正极材料，通过控制内核的钠含量以及内核表面的CO3 2-以及OH-含量，不仅能够提高钠电层状正极材料的导电性，还能够使惰性包覆层更完整的包覆于内核表面；惰性包覆层不仅能够与内核表面的碱反应，进一步降低内核表面的碱含量，还能够在不降低电子隧道效应的同时，改善界面稳定性；另外，惰性包覆层中的X元素能够提高惰性包覆层与碳包覆层的结合强度和润湿性，从而使碳包覆层与惰性包覆层之间的剥离强度能够达到0.01N/m以上，使碳包覆层牢固的包覆于惰性包覆层上；与此同时，碳包覆层进一步提高了钠电层状正极材料的电导率；最终，使钠电层状正极材料在12Mpa下的粉末电阻降低到30000Ω·cm以下，极大的减少了对应制得的钠离子电池中电芯的产热，有效的提高了安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1制备的钠电层状正极材料的SEM图；
图2为对比例2制备的钠电层状正极材料的SEM图；
图3为对比例3制备的钠电层状正极材料的SEM图；
图4为对比例7制备的钠电层状正极材料的SEM图；
图5为实施例2制备的钠电层状正极材料的SEM图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更详细的描述。但是，应当理解，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式或实施例。相反的，提供这些实施方式或实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与术语本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式或实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
本发明公开了一种钠电层状正极材料，钠电层状正极材料由内而外包括内核、惰性包覆层以及碳包覆层；
其中，内核的化学通式为NaaNibZncFedMneO2，0.80≤a≤0.90，0.20≤b≤0.50，0.05≤c≤0.20，0.20≤d≤0.40，0.20≤e≤0.40，内核表面CO3 2-含量小于或等于1wt%，OH-含量小于或等于0.12wt%，惰性包覆层包括X元素的氧化物和/或氧化物与内核表面的碱反应生成的盐，惰性包覆层与碳包覆层之间的剥离强度大于或等于0.01N/m。
应予说明的是，内核表面的碱包括NaOH或NaCO3，残留在内核表面的碱不仅会降低钠电层状正极材料的导电性，还会影响惰性包覆层的包覆效果。
本发明提供的钠电层状正极材料，通过控制内核的钠摩尔比为0.80-0.90以及内核表面的CO3 2-以及OH-含量，一方面，能够提高钠电层状正极材料的导电性，另一方面，使惰性包覆层能够更完整的包覆于内核表面。
可以理解地，上述化学通式NaaNibZncFedMneO2中，a的值包括但不限于0.80、0.81、0.82、0.83、0.84、0.85、0.86、0.87、0.88、0.89或0.90；b的值包括但不限于0.20、0.25、0.30、0.35、0.40、0.45或0.50；c的值包括但不限于0.05、0.075、0.10、0.125、0.15或0.20；d的值包括但不限于0.20、0.22、0.24、0.26、0.28、0.30、0.32、0.34、0.36、0.38或0.40；e的值包括但不限于0.20、0.22、0.24、0.26、0.28、0.30、0.32、0.34、0.36、0.38或0.40。
惰性包覆层不仅能够与内核表面的碱反应，进一步降低内核表面的碱含量，还能够在不降低电子隧道效应的同时，改善界面稳定性，另外，惰性包覆层中的X元素能够提高惰性包覆层与碳包覆层的结合强度和润湿性，从而使碳包覆层与惰性包覆层之间的剥离强度能够达到0.01N/m以上，使碳包覆层牢固的包覆于惰性包覆层上。
应予说明的是，惰性包覆层与碳包覆层之间的剥离强度采用纳米划痕法测量，具体的测量步骤包括：用一根带菱形的圆针连续击打钠电层状正极材料表面，针上的载荷逐渐增加，当碳包覆层被完全划伤或明显剥落时，加载的载荷力为惰性包覆层与碳包覆层之间的剥离强度。
在一实施方式中，X元素包括Al、Si、Mg、Ca、Ti、Y或W中的至少一种，优选的，X元素包括Al、Mg、Ca、Y或Ti中的至少一种，从而使X元素能够更好的与内核表面残留的碱反应，形成更致密的盐，更好的改善界面稳定性。
为了使惰性包覆层兼具优异的稳定性以及导电性，在一实施方式中，惰性包覆层的厚度小于或等于50nm，优选为10nm-50nm，包括但不限于10mm、15mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm或50mm。应予说明的是，惰性包覆层的厚度基于高分辨率TEM图像测量得到。
碳包覆层能够进一步提高钠电层状正极材料的电导率，最终，使钠电层状正极材料在12Mpa下的粉末电阻降低到30000Ω·cm以下，极大的减少了对应制得的钠离子电池中电芯的产热，有效的提高了安全性。
为了使钠电层状正极材料兼具优异的体积能量密度以及电导率，在一实施方式中，碳包覆层在钠电层状正极材料中的质量分数为0.5%-1.5%，包括但不限于0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1.0%、1.1%、1.2%、1.3%、1.4%或1.5%。
在一实施方式中，碳包覆层的材料包括炭黑、碳纳米管或石墨烯中的至少一种。
本发明还提供了一种如上述的钠电层状正极材料的制备方法，包括如下步骤：
S10，将Na源与通式为NibZncFedMne(OH)2的前驱体按照a:1的摩尔比混合得到混合料，对混合料进行第一次烧结，粉碎烧结的产物，得到第一中间体，其中，0.80≤a≤0.90，0.20≤b≤0.50，0.05≤c≤0.20，0.20≤d≤0.40，0.20≤e≤0.40；
S20，水洗第一中间体直至pH小于10，得到内核；
S30，将X元素的氧化物与内核混合进行第二次烧结，在内核的表面形成惰性包覆层，得到第二中间体，其中，X元素的氧化物能够与碱反应；以及
S40，将碳源与第二中间体混合，在惰性气体的保护下进而第三次烧结，在第二中间体的表面形成碳包覆层，得到钠电层状正极材料。
通过步骤S10控制Na源的投料摩尔比以及步骤S20水洗工艺，降低内核表面的碱含量，从而，一方面，能够提高钠电层状正极材料的导电性，另一方面，能够使惰性包覆层更完整的包覆于内核表面。
步骤S10中，在一实施方式中，第一中间体的D50为3μm-8μm，Dmax小于50μm。
步骤S20中，水洗第一中间体的步骤中，水与第一中间体的质量比优选为0.6:1-1:1，包括但不限于0.6:1、0.7:1、0.8:1、0.9:1或1:1。
水洗的时间优选在5min以内，进一步优选为1min-3min，从而避免结构结晶性变差。
步骤S30中，惰性包覆层的厚度受X元素的氧化物与内核的摩尔比相关，在一实施方式中，X元素的氧化物与内核的摩尔比为0.05:100-0.5:100，包括但不限于0.05:100、0.1:100、0.15:100、0.2:100、0.25:100、0.3:100、0.35:100、0.4:100、0.45:100或0.5:100。
当X元素选自Al时，X元素的氧化物为Al2O3，当X元素选自Si时，X元素的氧化物为SiO2，当X元素选自Mg时，X元素的氧化物为MgO，当X元素选自Ca时，X元素的氧化物为CaO，当X元素选自Ti时，X元素的氧化物为TiO或TiO2，当X元素选自Y时，X元素的氧化物为YO或YO2，当X元素选自W时，X元素的氧化物为WO3。
为了使惰性包覆层的厚度更加均匀，在一实施方式中，第二次烧结的温度为400℃-600℃，包括但不限于400℃、420℃、440℃、460℃、480℃、500℃、520℃、540℃、560℃、580℃或600℃。
步骤S40中，第三次烧结的温度为100℃-300℃，包括但不限于100℃、120℃、140℃、160℃、180℃、200℃、220℃、240℃、260℃、280℃或300℃，在该温度范围内，碳源具有一定的流动性，能够渗入惰性包覆层，从而，与惰性包覆层结合紧密。
碳源与第二中间体的质量比大于0.2:100，且小于2.0:100，优选的，碳源与第二中间体的质量比为0.5:100-1.5:100，包括但不限于0.5:100、0.6:100、0.7:100、0.8:100、0.9:100、1.0:100、1.1:100、1.2:100、1.3:100、1.4:100或1.5:100。
本发明还提供了一种钠离子电池正极片，包括如上述的钠电层状正极材料。
可以理解地，钠离子电池正极片包括正极集流体以及设置在正极集流体至少一个表面的正极膜层，正极膜层包括如上述的钠电层状正极材料。
在一实施方式中，正极膜层的基材中包括有钠电层状正极材料和导电剂。
包括但不限于，基材包括聚偏氟乙烯（PVDF）、聚四氟乙烯（PTFE）、偏氟乙烯-四氟乙烯-丙烯三元共聚物、偏氟乙烯-氟丙烯-四氟乙烯三元共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物或含氟丙烯酸酯树脂中的至少一种；导电剂包括炭黑、碳点、碳纳米管、石墨烯或碳纳米纤维中的至少一种，其中，炭黑包括超导碳、乙炔黑或者科琴黑中的至少一种。
在一实施方式中，正极集流体包括金属箔片或复合集流体；包括但不限于，金属箔片选自铝箔；复合集流体包括高分子材料基层和层叠设置于高分子材料基层至少一个表面上的金属层。
复合集流体可以通过将金属材料形成于高分子材料基材上而得到；包括但不限于，金属材料包括铝、铝合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银或银合金中的至少一种；高分子材料基材包括聚丙烯（PP）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、聚苯乙烯（PS）或聚乙烯（PE）中的至少一种。
一种钠离子电池，包括如上述的钠离子电池正极片。
可以理解的，上述钠离子电池主要由上述钠离子电池正极片、负极片、隔膜和电解液构成。
一种用电设备，包括如上述的钠离子电池。
可以理解的，上述用电设备包括任意的使用上述钠离子电池的设备，例如二轮车、工程车辆、数码产品等。
以下，将通过以下具体实施例对钠电层状正极材料及其制备方法和应用做进一步的说明。
实施例1
将碳酸钠和Ni0.3Zn0.1Fe0.3Mn0.3(OH)2加入80L高混机中，以700rpm搅拌混合12min，碳酸钠和Ni0.3Zn0.1Fe0.3Mn0.3(OH)2的摩尔比为0.85:1，总质量为30kg；将混合产物放入匣钵中，通入空气气氛，以3℃/min的速率升温到950℃进行保温烧结10h后，随炉冷却，出炉后的物料用气流磨进行粉碎，得到第一中间体。
按照水料比0.8:1水洗第一中间体2分钟至pH小于10，在800rpm的离心机中离心10min，然后在150℃烘箱下烘干4小时，得到内核，内核的化学通式为Na0.85Ni0.3Zn0.1Fe0.3Mn0.3O2。
用Al2O3当做Al源，将Al2O3和内核加入80L高混机中，Al2O3的用量为内核的0.1mol%，以700rpm搅拌混合12min；放入匣钵，通入空气气氛，以3℃/min的速率升温到500℃进行保温烧结10h后，随炉冷却，得到第二中间体。
向80L高混机中引入碳纳米管，得到混合物，碳源的用量为混合物总质量的1%，以700rpm搅拌混合12min，放入匣钵，通入氮气气氛，以3℃/min的速率升温到200℃进行保温烧结5h后，随炉冷却，依次进行过筛、除铁、包装，得到钠电层状正极材料，钠电层状正极材料的SEM图如图1所示，通过高分辨率TEM图像测量，钠电层状正极材料中的惰性包覆层的厚度在50nm以下。
对比例1
对比例1参照实施例1进行，不同之处在于，碳酸钠和Ni0.3Zn0.1Fe0.3Mn0.3(OH)2的摩尔比为0.75:1。
对比例2
对比例2参照实施例1进行，不同之处在于，碳酸钠和Ni0.3Zn0.1Fe0.3Mn0.3(OH)2的摩尔比为0.95:1，钠电层状正极材料的SEM图如图2所示。
对比例3
对比例3参照实施例1进行，不同之处在于，制得第一中间体后，不进行水洗，直接与Al2O3混合用于制备第二中间体，钠电层状正极材料的SEM图如图3所示。
对比例4
对比例4参照实施例1进行，不同之处在于，将第二中间体直接作为钠电层状正极材料。
对比例5
对比例5参照实施例1进行，不同之处在于，向80L高混机中引入0.2wt%碳纳米管。
对比例6
对比例6参照实施例1进行，不同之处在于，向80L高混机中引入2wt%碳纳米管。
对比例7
对比例7参照实施例1进行，不同之处在于，向80L高混机中引入碳源后，以3℃/min的速率升温到60℃保温烧结5h，钠电层状正极材料的SEM图如图4所示。
对比例8
对比例8参照实施例1进行，不同之处在于，向80L高混机中引入碳源后，以3℃/min的速率升温到350℃保温烧结5h。
对比例9
对比例9参照实施例1进行，不同之处在于，不在内核表面形成氧化铝包覆层，而是直接将内核与碳源高速混合，在内核表面直接形成碳包覆层。
对比例10
对比例10参照实施例1进行，不同之处在于，在内核表面先形成碳包覆层，再形成氧化铝包覆层。
测试例1
测试实施例1、对比例1-10得到的钠电层状正极材料中内核表面的残留碱含量，惰性包覆层与碳包覆层之间的剥离强度、粉末电阻、振实密度、0.2C下首次放电容量、首次库伦效率、初始内阻、100次25℃循环内阻增长率，具体测试方式如下所示，测试结果如表1-表2所示。
内核表面残留碱含量：
内核表面CO3 2-含量：称取2g物料，加入100ml纯水，搅拌30min，采用滤纸过滤约50ml，移液10ml，采用0.05mol/L的HCl溶液，按照电位滴定判定终点得出CO3 2含量；
内核表面OH-含量：称取2g物料，加入100ml纯水，搅拌60min，采用滤纸过滤约50ml，移液10ml，采用0.05mol/L的HCl溶液，按照电位滴定判定终点得出OH-含量；
惰性包覆层与碳包覆层之间的剥离强度采用纳米划痕法测量：用一根带菱形的圆针连续击打钠电层状正极材料表面，针上的载荷逐渐增加，当碳包覆层被完全划伤或明显剥落时，加载的载荷力为剥离强度；
振实密度：采用UTM7105粉末压实设备，取20g物料，放入模具内径13mm的量筒内，施加2T的压实，后将物料取出，按照质量/体积，得出振实密度；
粉末电阻：采用PD-51测试设备，阻抗计为MCP-T700，采用四探针法，称取4g物料，置于半径10mm的量筒内，在压强18MPa下，记录粉末电阻值；
0.2C容量检测方法：将组装好的扣式电池，在蓝电设备中，测试温度25±1℃，测试电压2.0V-4.0V，0.2C/0.2C充电&放电，充电的截止电流为0.05C（1C标称容量140mAh/g）；
首次库伦效率：将组装好的半电池静止5h后，在蓝电设备中，测试温度25±1℃，测试电压2.0V-4.0V，0.1C/0.1C充电&放电，充电的截止电流为0.05C，得出充电和放电容量，用所得放电容量/充电容量计算得到首次库伦效率；
初始内阻：将全电池采用新威CT3008-5V3A-A1，在25℃下，放电到90%SOC下，按照3C倍率以电流I放电10s，记录放电前后电压U1和U2，按照公式（U1-U2）/I得出每圈的内阻；
100次25℃循环内阻增长率：将全电池采用新威CT3008-5V3A-A1，在25℃下，循环电压2V-4V，恒压截止电流20mA，循环100圈，每圈90%SOC下，按照3C倍率以电流I放电10s，记录放电前后电压U1和U2，按照公式（U1-U2）/I得出每圈的内阻。
表1
表2
实施例2
实施例2参照实施例1进行，不同之处在于，碳酸钠和Ni0.3Zn0.1Fe0.3Mn0.3(OH)2的摩尔比为0.80:1，钠电层状正极材料的SEM图如图5所示。
实施例3
实施例3参照实施例1进行，不同之处在于，碳酸钠和Ni0.3Zn0.1Fe0.3Mn0.3(OH)2的摩尔比为0.90:1。
实施例4
实施例4参照实施例1进行，不同之处在于，碳纳米管的用量为混合物总质量的0.5%。
实施例5
实施例5参照实施例1进行，不同之处在于，碳纳米管的用量为混合物总质量的1.5%。
实施例6
实施例6参照实施例1进行，不同之处在于，以3℃/min的速率升温到110℃进行保温烧结5h。
实施例7
实施例7参照实施例1进行，不同之处在于，以3℃/min的速率升温到290℃进行保温烧结5h。
实施例8
实施例8参照实施例1进行，不同之处在于，将Al2O3替换为MgO。
实施例9
实施例9参照实施例1进行，不同之处在于，将Al2O3替换为CaO。
实施例10
实施例10参照实施例1进行，不同之处在于，将碳纳米管替换为炭黑。
实施例11
实施例11参照实施例1进行，不同之处在于，将碳纳米管替换为石墨烯。
测试例2
参照测试例1测试实施例2-11得到的内核表面残留碱含量，钠电层状正极材料惰性包覆层与碳包覆层之间的剥离强度、粉末电阻、振实密度、0.2C下首次放电容量、首次库伦效率、初始内阻、100次25℃循环内阻增长率，具体测试方式如下所示，测试结果如表3-表4所示。
表3
表4
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (12)
1.一种钠电层状正极材料，其特征在于，所述钠电层状正极材料由内而外包括内核、惰性包覆层以及碳包覆层；
其中，所述内核的化学通式为NaaNibZncFedMneO2，0.80≤a≤0.90，0.20≤b≤0.50，0.05≤c≤0.20，0.20≤d≤0.40，0.20≤e≤0.40，所述内核表面CO3 2-含量小于或等于1wt%，OH-含量小于或等于0.12wt%，所述惰性包覆层包括X元素的氧化物和/或所述氧化物与所述内核表面的碱反应生成的盐，所述惰性包覆层与所述碳包覆层之间的剥离强度大于或等于0.01N/m。
2.根据权利要求1所述的钠电层状正极材料，其特征在于，所述X元素包括Al、Si、Mg、Ca、Ti、Y或W中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的钠电层状正极材料，其特征在于，所述惰性包覆层的厚度小于或等于50nm。
4.根据权利要求1至权利要求3任一项所述的钠电层状正极材料，其特征在于，所述碳包覆层的材料包括炭黑、碳纳米管或石墨烯中的至少一种。
5.根据权利要求1至权利要求3任一项所述的钠电层状正极材料，其特征在于，所述碳包覆层在所述钠电层状正极材料中的质量分数为0.5%-1.5%。
6.一种如权利要求1至权利要求5任一项所述的钠电层状正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将Na源与通式为NibZncFedMne(OH)2的前驱体按照a:1的摩尔比混合得到混合料，对所述混合料进行第一次烧结，粉碎烧结的产物，得到第一中间体，其中，0.80≤a≤0.90，0.20≤b≤0.50，0.05≤c≤0.20，0.20≤d≤0.40，0.20≤e≤0.40；
水洗所述第一中间体直至pH小于10，得到内核；
将X元素的氧化物与所述内核混合进行第二次烧结，在所述内核的表面形成惰性包覆层，得到第二中间体，其中，所述X元素的氧化物能够与所述内核表面的碱反应；
将碳源与所述第二中间体混合，在惰性气体的保护下进行第三次烧结，在所述第二中间体的表面形成碳包覆层，得到钠电层状正极材料，其中，所述碳源与所述第二中间体的质量比大于0.2:100，且小于2.0:100，所述第三次烧结的温度为100℃-300℃。
7.根据权利要求6所述的钠电层状正极材料的制备方法，其特征在于，水洗所述第一中间体的步骤中，水与所述第一中间体的质量比为0.6:1-1:1。
8.根据权利要求6所述的钠电层状正极材料的制备方法，其特征在于，将X元素的氧化物与所述内核混合进行第二次烧结的步骤，还满足以下条件中的至少一个：
（1）所述X元素的氧化物与所述内核的摩尔比为0.05:100-0.5:100；
（2）所述第二次烧结的温度为400℃-600℃。
9.根据权利要求6所述的钠电层状正极材料的制备方法，其特征在于，将碳源与所述第二中间体混合进而第三次烧结的步骤，所述碳源与所述第二中间体的质量比为0.5:100-1.5:100。
10.一种钠离子电池正极片，其特征在于，包括如权利要求1至权利要求5任一项所述的钠电层状正极材料。
11.一种钠离子电池，其特征在于，包括如权利要求10所述的钠离子电池正极片。
12.一种用电设备，其特征在于，包括如权利要求11所述的钠离子电池。
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