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CN117038964A - 超高容量的正极材料及其制备方法、正极和钠离子电池 - Google Patents

超高容量的正极材料及其制备方法、正极和钠离子电池 Download PDF

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CN117038964A
CN117038964A CN202311280150.8A CN202311280150A CN117038964A CN 117038964 A CN117038964 A CN 117038964A CN 202311280150 A CN202311280150 A CN 202311280150A CN 117038964 A CN117038964 A CN 117038964A
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equal
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sodium
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范未峰
洪菲菲
向伟
张萍
张彬
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Yibin Libao New Materials Co Ltd
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Abstract

本发明涉及钠离子电池的正极材料技术领域，公开了超高容量的正极材料及其制备方法、正极和钠离子电池。公开的正极材料其化学式为：NaxNiyMnzM1‑y‑zO2（M=Co、Fe或Mg中的至少一种），0.3≤x≤0.7，0.25≤y≤0.5，0.5≤z≤0.75，1‑y‑z≤0.05；正极材料相组成中具有成空间群为R3m的P3相，正极材料中P3相分布于晶粒内核区域，且其含量大于或等于50%；正极材料具有由一次片状晶粒组装成的微米级二次颗粒形貌，其一次片状晶粒从颗粒内部连续贯穿到外表。公开的制备方法，包括将前驱体与钠源混合、烧结。本发明提供的正极材料具有较常规钠离子电池更高的容量。

Description

超高容量的正极材料及其制备方法、正极和钠离子电池
技术领域
本发明涉及钠离子电池的正极材料技术领域，具体而言，涉及超高容量的正极材料及其制备方法、正极和钠离子电池。
背景技术
钠离子电池具有和锂离子电池相似的电化学原理，并且钠元素资源丰度高、价格低廉，在大规模储能领域具有广阔的应用前景。钠离子电池正极材料一般分为层状氧化物、聚阴离子化合物、普鲁士蓝及其类似物三类。其中，层状氧化物正极制备方法简单，且比容量和电压相对较高，是钠离子电池较为理想的正极材料，具有很大的研究和应用价值。
目前，镍锰基层状氧化物在钠离子电池正极材料领域引起了广泛的关注。特别的，低镍富锰的镍锰基层状氧化物采用较高含量的Mn元素作为氧化还原电对，可进一步提升钠离子电池的成本优势。然而，大多数低镍富锰层状氧化物钠电正极材料的容量仅有110~140mAh g-1，很难使钠离子电池的能量密度与磷酸铁锂形成竞争优势。为提升镍锰基层状氧化物钠电正极材料的竞争优势，需开发更高容量和循环稳定性的低镍富锰层状氧化物钠电正极材料。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高容量的正极材料及其制备方法、正极和钠离子电池。
本发明是这样实现的：
第一方面，本发明提供一种具有超高容量的钠离子电池层状氧化物正极材料，其化学式为：NaxNiyMnzM1-y-zO2，其中M为Co、Fe或Mg中的至少一种，0.3≤x≤0.7，0.25≤y≤0.5，0.5≤z≤0.75，1-y-z≤0.05；
正极材料相组成中具有空间群为R3m的P3相，正极材料中P3相分布于晶粒内核区域，且其含量大于或等于50%；正极材料具有由一次片状晶粒组装成的微米级二次颗粒形貌，其一次片状晶粒从颗粒内部连续贯穿到外表。
在可选的实施方式中，正极材料的二次颗粒团聚体粒度D10≥3 μm，D50=5~10 μm，D90≤11 μm；一次片状晶粒的长度为1.5~6 μm。
第二方面，本发明提供一种如前述实施方式的正极材料的制备方法，包括：
将前驱体与钠源按照过渡金属元素与钠的摩尔比为1:0.3~0.7混合烧结，前驱体的化学式为：
NiyMnzM1-y-z(OH)2，其中M为Co、Fe和Mg中的至少一种，0.25≤y≤0.5，0.5≤z≤0.75，1-y-z≤0.05；
前驱体的形貌为由长条形一次晶粒组装成的二次颗粒形貌；
烧结温度为600~950℃，时间为8 h~15 h。
在可选的实施方式中，在烧结之前还包括制备前驱体，前驱体的制备方法包括：
控制反应釜内液体温度为45~55℃，初始氨值为0.2~0.4 mol/L，pH为10~12；
持续向反应釜中通入混合金属盐溶液、沉淀剂溶液以及氨液进行沉淀反应；沉淀反应开始以每小时降低0.01~0.03的速率降低pH值，待颗粒D50生长至最终目标粒径的1/3~1/2后，升高反应釜内氨值，升高的量为0.05~0.2 mol/L每小时，待颗粒生长至目标粒径大小，成化1~3 h。获得的沉淀物经陈化、固液分离、洗涤以及干燥后得到前驱体。
在可选的实施方式中，在进行沉淀反应之前，还包括向反应釜内通入占反应釜体积30~80%的水。
在可选的实施方式中，沉淀剂溶液为氢氧化钠溶液；金属盐溶液为溶解有Ni和Mn离子的盐溶液，或者为溶解有Ni、Mn和M离子的盐溶液。
可选地，混合金属盐溶液为硫酸盐溶液。
在可选的实施方式中，沉淀反应过程中，反应釜内搅拌转速为200～400 rpm。
在可选的实施方式中，沉淀反应过程中，向反应釜的液面下通入惰性气体；可选地，惰性气体为氮气。
第三方面，本发明提供一种正极，采用如前述实施方式的正极材料或如前述实施方式任一项的制备方法制得的正极材料制得。
第四方面，本发明提供一种钠离子电池，包括如前述实施方式的正极。
本发明具有以下有益效果：
通过上述设计得到的正极材料具有较低的钠配比，使得该正极材料（高达197 mAhg-1）具有较常规钠离子电池正极材料（110~140 mAh g-1）更高的放电容量。同时，该正极材料的片状一次晶粒从颗粒内部连续贯穿到外表面，有利于充放电过程中钠离子脱嵌；P3相分布在内核区域，且其含量超过50%，可进一步提高正极材料的充放电容量。
通过制备方法可合成形貌为长条形一次晶粒组装成的二次颗粒的前驱体，这种形貌的前驱体具有较佳的孔隙率，利于在较大的温度区间完成前驱体嵌钠反应；这种形貌的前驱体还具有较长的一次晶粒尺寸，使采用这种前驱体与钠源混合烧结后形成的正极的一次晶粒从中心贯穿到表面，进而利于充放电过程钠离子脱嵌。采用在600~950℃较低的温度下进行短时间烧结，能够确保生成的P3相集中在正极材料晶体内部，并且获得合适P3相含量的正极材料，从而确保获得超高放电容量和较优循环性能的钠离子电池正极材料。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1至图2分别为实施例1，实施例9制得的前驱体的SEM图；
图3至图5分别为对比例2至对比例4制得的前驱体的SEM图；
图6至图14分别为实施例1至实施例9制得的正极材料的SEM图；
图15至图21分别为对比例1至对比例7制得的正极材料的SEM图；
图22为实施例1、2制得的两种正极材料的XRD图谱；
图23为实施例3制得的正极材料的XRD图谱；
图24为实施例4~7制得的正极材料的XRD图谱；
图25为对比例5~7制得的正极材料的XRD图谱；
图26为对比例1和对比例2制得的正极材料的XRD图谱。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例提供的高容量的正极材料及其制备方法、正极和钠离子电池进行具体说明。
本发明实施例提供的高容量的正极材料，其化学式为：NaxNiyMnzM1-y-zO2，其中M为Co、Fe或Mg中的至少一种，0.3≤x≤0.7，0.25≤y≤0.5，0.5≤z≤0.75，1-y-z≤0.05；
正极材料相组成中具有空间群为R3m的P3相，正极材料中P3相分布于晶粒内核区域，且其含量大于或等于50%；正极材料具有由片状一次晶粒组装成的微米级二次颗粒形貌，其片状一次晶粒从颗粒内部连续贯穿到外表。
本发明实施例提供的高容量的正极材料具有较低的钠配比，使得该正极材料具有较高的容量，而该正极材料的片状一次晶粒从颗粒内部连续贯穿到外表面，有利于充放电过程中钠离子脱嵌；较高P3相含量分布在内核区域，且其含量超过50%，可进一步提高正极材料的充放电容量。
进一步地，正极材料的二次颗粒团聚体粒度D10≥3 μm，D50=5~10 μm，D90≤11 μm；一次片状晶粒的长度为1.5~6 μm。片状一次晶粒具有较大的尺寸，其从颗粒的中心贯穿到表面，确保正极材料具有较高的充放电容量。
本发明实施例提供的上述正极材料的制备方法，包括：
将前驱体与钠源按照过渡金属元素与钠的摩尔比为1:0.3～1:0.7混合烧结，前驱体的化学式为：
NiyMnzM1-y-z(OH)2，其中M为Co、Fe和Mg中的至少一种，0.25≤y≤0.5，0.5≤z≤0.75，1-y-z≤0.05；
前驱体的形貌为由长条形一次晶粒组装成的二次颗粒形貌；
烧结温度为600~950℃，时间为8 h~15 h。
前驱体的形貌为由长条形一次晶粒组装成的二次颗粒形貌，这种形貌的前驱体具有较佳的孔隙率，利于在较大的温度区间完成前驱体嵌钠反应；这种形貌的前驱体还具有较长的一次晶粒尺寸，采用这种前驱体与钠源混合烧结，利于正极的一次晶粒从中心贯穿到表面，进而利于充放电过程钠离子脱嵌。而采用在600~950℃较低的温度下进行短时间烧结，能够确保生成的P3相集中在正极材料晶体中部，并且获得合适P3相含量的正极材料，从而确保获得超高放电容量的钠离子电池。
制备方法具体为：
S1、制备前驱体
将金属盐按照合适的摩尔比溶于去离子水中配制得混合金属盐溶液（例如可以是硫酸盐溶液）；将氢氧化钠溶于水中配制为作为沉淀剂溶液；将浓氨水与去离子水混合配制成作为络合剂的氨液。
向反应釜中通入占反应釜体积30~80%（例如30%、40%、50%、60%、70%或80%）的去离子水；
通过水浴加热维持反应釜内液体温度为45~55℃（例如45℃、50℃或55℃），开启搅拌，搅拌转速为600 rpm；
将配制好的氨液通入反应釜中，使反应釜内的初始氨值为0.2~0.4mol/L（例如0.2mol/L、0.3mol/L或0.4mol/L）；将配制好的沉淀剂溶液通入反应釜中，调整反应釜内pH为10~12（例如10、10.5、11、11.5或12）；在此期间，向反应釜液面以下通入惰性气体（例如氮气），惰性气体流量例如可以为0.2 m3/h。
持续向反应釜中通入混合金属盐溶液、沉淀剂溶液以及氨液进行恒温沉淀反应，在整个进料过程中，持续向液面以下通入惰性气体，并控制釜内氧含量为2%以下，搅拌转速为200~400rpm（例如200rpm、300rpm或400rpm）。
沉淀反应开始后控制pH以每小时降低0.01~0.03（例如0.01、0.02或0.03）的速率降低pH值，待颗粒D50生长至最终目标粒径的约1/3~1/2（例如1/3或1/2）后，升高反应釜内氨值，升高的量为每小时0.05~0.2mol/L（例如0.05mol/L、0.08mol/L、0.1mol/L、0.15mol/L或0.2mol/L），待颗粒生长至目标粒径大小，成化1~3h（1h、2h或3h）。获得的沉淀物经陈化、固液分离、洗涤以及干燥后得到前驱体。
沉淀开始后，通过合理调控反应釜内的氨值、pH值等来调控前驱体一次晶粒的生长，生成由长条形一次晶粒组装成的具有较佳孔隙率的二次球形氢氧化物前驱体，该前驱体较长的一次晶粒尺寸利于后续烧结制得的正极的一次晶粒从中心贯穿到表面，进而利于充放电过程钠离子脱嵌。
S2、混合烧结制备正极
将前驱体与钠源按照过渡金属元素与钠的摩尔比为1:0.3~0.7（例如1:0.3、1:0.4、1:0.5、1:0.6或1:0.7）置于混料机中，在约4800rpm的条件下均匀混合10~15min（例如10min、12min或15min）得到混合料；
将混合料置于管式炉中，控制温度为600~950℃（例如600℃、700℃、800℃、900℃或950℃），烧结8 h~15h（例如8h、10h、12h或15h）制得正极材料。
以S1步骤制得的特殊结构的前驱体为Ni-Mn源，采用较低的钠含量及较低的煅烧温度，在较大组成区间调控材料形貌及相组成，P3相含量及分布区域可控，从而获得超高放电容量的钠离子电池层状正极材料。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供了一种具有超高容量的钠离子电池层状氧化物正极材料的制备方法，具体如下：
(1) 将硫酸镍、硫酸锰按照0.25:0.75的摩尔比溶于去离子水中配制得到的总离子浓度为1 mol/L的混合金属盐溶液；
(2) 将氢氧化钠配置成2 mol/L的沉淀剂溶液；
(3) 将氨水和去离子水配制成4mol/L的络合剂溶液；
(4) 向100 L清洁的反应釜中加入70L去离子水，通过水浴加热维持反应釜内液温度为50℃，并开启搅拌，搅拌速度为600 rpm；将配置好的络合剂溶液通入反应釜中，测得釜内氨值为0.2 mol/L后，将强碱溶液通入反应釜内，调整pH为12.0；在此期间，向反应釜液面以下通入纯氮气，氮气流量为0.2 m3/h；
(5) 再持续通过进料管通入混合金属盐溶液、沉淀剂溶液以及络合剂溶液，得到的混合液进行恒温反应，在整个进料过程中，持续向反应釜的液面以下通入流量为0.2 m3/h的纯氮气，并控制釜内氧含量为2％以下。在沉淀反应前期，混合金属盐溶液的进料流量为30 mL/min，沉淀剂溶液的进料流量为25 mL/min，络合剂溶液的进料流量为5 mL/min；搅拌速率为400 rpm；反应开始后每小时降低0.02的速率减小pH。经检测当颗粒D50达2 μm后，通过升高络合剂溶液进料量使釜内氨浓度每小时升高0.05 mol/L；待颗粒生长至D50达6 μm后停止各溶液的通入，将上述反应的生成物陈化、过滤洗涤以及干燥后得到前驱体，其D50为6 μm。
(6) 将前驱体和碳酸钠按过渡金属元素与钠比为1:0.45的混合物用混料机在约4800 rpm的条件下均匀混合12 min。混合后的材料在管式炉中以3℃/min的速率升温至800℃，高温煅烧10 h，空气氛围，自然冷却后得到Na0.45Ni0.25Mn0.75O2样品粉末。
实施例2
本实施例与实施例1基本相同，不同之处仅在于：煅烧温度为750℃。
实施例3
本实施例与实施例1基本相同，不同之处仅在于：①将合成得到的前驱体材料和碳酸钠按照1:0.6用混料机在约4800 rpm的条件下均匀混合12 min；②升温至680℃，高温煅烧8 h。
实施例4
本实施例与实施例1基本相同，不同之处仅在于：①将合成得到的前驱体材料和碳酸钠按照1:0.66用混料机在约4800 rpm的条件下均匀混合12 min；②升温至925℃，高温煅烧12 h。
实施例5
本实施例与实施例4基本相同，不同之处仅在于：煅烧温度为875℃。
实施例6
本实施例与实施例4基本相同，不同之处仅在于：煅烧温度为800℃。
实施例7
本实施例与实施例4基本相同，不同之处仅在于：煅烧温度为700℃。
实施例8
本实施例与实施例1基本相同，不同之处仅在于：混合金属盐溶液中的溶质为硫酸镍和硫酸锰，其中镍和锰的摩尔比为0.5:0.5。
实施例9
本实施例与实施例1基本相同，不同之处仅在于：(4)、(5)步为：
(4) 向100 L清洁的反应釜中加入70L去离子水，通过水浴加热维持反应釜内液温度为50℃，并开启搅拌，搅拌速度为600 rpm；将配置好的络合剂溶液通入反应釜中，测得釜内氨值为0.4 mol/L后，将强碱溶液通入反应釜内，调整pH为11.5；在此期间，向反应釜液面以下通入纯氮气，氮气流量为0.2 m3/h；
(5) 再持续通过进料管通入混合金属盐溶液、沉淀剂溶液以及络合剂溶液，得到的混合液进行恒温反应，在整个进料过程中，持续向反应釜的液面以下通入流量为0.2 m3/h的纯氮气，并控制釜内氧含量为2％以下。在沉淀反应前期，混合金属盐溶液的进料流量为30 mL/min，第二溶液的进料流量为25 mL/min，第三溶液的进料流量为5 mL/min；搅拌速率为400 rpm；反应开始后控制pH以每小时降低0.01的速率减小。经检测当颗粒D50达到1 μm后，通过升高络合剂溶液进料量使釜内氨浓度每小时升高0.2 mol/L；待颗粒生长至颗粒D50达到4 μm后，停止各溶液的通入；将上述反应的生成物陈化、过滤洗涤以及干燥后得到驱体。
对比例1
本对比例与实施例1基本相同，不同之处仅在于：煅烧温度为1000℃。
对比例2
本对比例与实施例1基本相同，不同之处仅在于：沉淀反应开始后，通过调整沉淀剂溶液的加入速率，保持pH值基本不变。
对比例3
本对比例与实施例1基本相同，不同之处仅在于：沉淀反应开始后，当D50生长至2μm后，不升高反应釜内氨值，使氨值始终保持在0.2 mol/L左右。
对比例4
本对比例与实施例1基本相同，不同之处仅在于：沉淀反应开始后，当D50生长至2μm后，升高氨值为0.6 mol/L。
对比例5~7
对比例5~7与实施例1基本相同，不同之处仅在于：前驱体中的过渡金属元素与碳酸钠中的钠的摩尔比分别为1:0.75、1:0.895以及1:1.1；煅烧温度为925℃。
实验例1
拍摄实施例1、实施例9、对比例2~4制备过程中制得的前驱体的微观形貌，如图1~5所示。
从图1可看出，制得的前驱体的形貌为由一次长条形晶粒组装成的球形二次颗粒形貌。将图3~5对比图1可看出，对比例2~4制得的前驱体为细小的一次颗粒团聚，没有清晰的一次长条晶粒，说明若不按照本发明要求的方式调节反应过程中的氨值和pH值，则制无法制得上述形貌的前驱体。
实验例2
拍摄各个实施例和对比例制得的正极材料的形貌，如图6~21所示，图6~14分别为实施例1~9制得的正极材料的SEM图，图15~21分别为对比例1~7制得的正极材料的SEM图。从图6~14可看出，本发明各个实施例制得的正极材料具有由一次片状晶粒组装成的微米级二次颗粒形貌，其一次片状晶粒从颗粒内部连续贯穿到外表。这些正极材料的一二次颗粒团聚体粒度D10≥3 μm，D50=5~10 μm，D90≤11 μm；一次片状晶粒的长度为1.5~6μm。
而对比例2~4采用不同的前驱体制备的正极材料形貌与实施例明显不同。对比例1、5~7制得的正极材料为由变大变厚的一次片状晶粒组装成的微米级的二次颗粒，其部分晶粒发生团聚。
实验例3
制作实施例1~7以及对比例5~7制得的正极材料的XRD图谱，如图22~25所示；制作对比例1、2制得的正极材料的XRD图谱，如图26所示。
图22为实施例1、2两种正极材料的XRD图谱；图23为实施例3制得的正极材料的XRD图谱；图24为实施例4~7制得的正极材料的XRD图谱；图25为对比例5~7制得的正极材料的XRD图谱；图26为对比例1、2制得的正极材料的XRD图谱。
从图22~25可看出，在低钠低温时，材料为纯P3相，随着煅烧温度和钠含量的升高，P2相逐渐形成。
从图26可看出，煅烧温度超过本发明要求的范围内时材料为结晶度更高的P2相。
实验例4
测试各个实施例和对比例制得的正极材料的电化学性能。具体测试方法为：将正极材料制成CR2025型扣式电池，对半电池的充放电循环测试在蓝电测试系统中，测试条件为30℃，电压范围为2~4.3 V，其中标称比容量为1 C=120 mAh/g，活化后的电池以1 C的倍率进行长循环测试。将测试结果记录至表1中。
表1各实施例和对比例的电化学性能
通过上表可看出，本发明各个实施例制得的正极材料具有较高的放电比容量。将实施例1与对比例5~7对比，对比例1的放电比容量明显更低，说明本发明限定的煅烧温度较为合适，过高的煅烧温度制得的正极材料无法制得超高容量的正极材料；将对比例2~4与实施例1对比，其放电比容量明显更低，说明在在前驱体制备过程中，未按照本发明要求调控pH值以及氨值，制得的正极材料的容量会略差；将对比例7与实施例1对比，提高钠配至超过本发明要求的范围，制得的正极材料的放电比容量明显降低很多。将对比例5~7与实施例1对比，对比例5~7为目前常规的正极材料的钠配以及烧结方式，从对比例结果可看出，实施例1的正极材料的放电比容明显更高，说明按照本发明实施例提供的钠配以及烧结方式能够制得高容量的正极材料。
将实施例1~7对比会发现，Ni0.25Mn0.75体系的电化学性能与不同的相、钠含量、煅烧温度有关。在2~4.3 V电压范围内，贫钠低镍富锰钠电正极在0.1C具有超高的放电比容量。
综上，本发明提供的高容量的正极材料，正极材料具有较低的钠配比使得该正极材料具有较高的容量，而该正极材料的一次片状晶粒从颗粒内部连续贯穿到外表面，有利于充放电过程中钠离子脱嵌；较高P3相含量分布在内核区域，且其含量超过50%，可进一步提高正极材料的充放电容量。
本发明提供的制备方法，采用形貌为由一次长条形晶粒组装成的二次颗粒的前驱体为原料，这种形貌的前驱体具有较佳的孔隙率，利于在较大的温度区间完成前驱体嵌钠反应；这种形貌的前驱体还具有较长的一次晶粒尺寸，采用这种前驱体与钠源混合烧结，利于正极的一次晶粒从中心贯穿到表面，进而利于充放电过程钠离子脱嵌。而采用在600~950℃较低的温度下进行短时间烧结，能够确保生成的P3相集中在正极材料晶体内部，并且获得合适P3相含量的正极材料，从而确保获得超高放电容量的钠离子电池。此外，与现有技术相比，本发明提供的高容量贫钠型钠离子电池层状正极材料的制备方法，其优势在于材料制备工艺简单易实现，原料来源丰富广泛，成本低廉。
在优选的方案中，具体公开了前驱体的制备方法，通过调节前驱体制备过程中的pH值以及氨值，能够制得由一次长条形晶粒组装成的二次颗粒的前驱体，该前驱体具有较佳的孔隙率，利于在较大的温度区间完成前驱体嵌钠反应。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。

Claims (10)

1.一种具有超高容量的钠离子电池层状氧化物正极材料，其特征在于，其化学式为：NaxNiyMnzM1-y-zO2，其中M为Co、Fe或Mg中的至少一种，0.3≤x≤0.7，0.25≤y≤0.5，0.5≤z≤0.75，1-y-z≤0.05；
所述正极材料相组成中具有空间群为R3m的P3相，所述正极材料中P3相分布于晶粒内核区域，且其含量大于或等于50%；所述正极材料具有由一次片状晶粒组装成的微米级二次颗粒形貌，其一次片状晶粒从颗粒内部连续贯穿到外表。
2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述正极材料的二次颗粒团聚体粒度D10≥3 μm，D50=5~10 μm，D90≤11 μm；一次片状晶粒的长度为1.5~6 μm。
3.一种如权利要求1-2任一项所述的正极材料的制备方法，其特征在于，包括：
将前驱体与钠源按照过渡金属元素与钠的摩尔比为1:0.3~0.7混合烧结，所述前驱体的化学式为：
NiyMnzM1-y-z(OH)2，其中M为Co、Fe和Mg中的至少一种，0.25≤y≤0.5，0.5≤z≤0.75，1-y-z≤0.05；
所述前驱体的形貌为由长条形一次晶粒组装成的二次颗粒形貌；
烧结温度为600~950℃，时间为8 h~15 h。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在烧结之前还包括制备前驱体，前驱体的制备方法包括：
控制反应釜内液体温度为45~55℃，初始氨值为0.2~0.4 mol/L，pH为10~12；
持续向反应釜中通入混合金属盐溶液、沉淀剂溶液以及氨液进行沉淀反应；沉淀反应开始后以每小时降低0.01~0.03的速率降低pH值，待颗粒D50生长至最终目标粒径的1/3~1/2后，升高反应釜内氨值，升高的量为0.05~0.2mol/L每小时，待颗粒生长至目标粒径大小，成化1~3 h，获得的沉淀物经陈化、固液分离、洗涤以及干燥后得到所述前驱体。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在进行沉淀反应之前，还包括向所述反应釜内通入占反应釜体积30~80%的水。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述沉淀剂溶液为氢氧化钠溶液；所述金属盐溶液为溶解有Ni和Mn离子的盐溶液，或者为溶解有Ni、Mn和M离子的盐溶液。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，沉淀反应过程中，反应釜内搅拌转速为200~400 rpm。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，沉淀反应过程中，向所述反应釜的液面下通入惰性气体。
9.一种正极，其特征在于，采用如权利要求1或2所述的正极材料或如权利要求3～8任一项所述的制备方法制得的正极材料制得。
10.一种钠离子电池，其特征在于，包括如权利要求9所述的正极。
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