本发明涉及电池，具体而言，涉及一种锰基钠离子电池正极材料及其制备方法以及锰基钠离子电池正极和钠离子电池。
背景技术：
1、随着全球对化石燃料的持续开采，石油价格持续攀升。与此同时，新能源技术的经济性优势使得消费者越来越倾向于选择新能源汽车和其他电气化设备。这种趋势导致了对高性能电池的强烈需求，从而推动了新能源产业的快速发展。在这一领域中，锂离子电池因其高能量密度和长寿命而迅速成为市场的主导产品。然而，由于锂资源的稀缺，锂离子电池的关键原料碳酸锂的供应面临诸多挑战。相比之下，钠元素的丰富储量和成熟的产业链使得钠源价格更为低廉。此外，钠与锂在物理化学性质上的相似性以及其可持续发展的潜力，使得钠离子电池成为新能源研究的新焦点。
2、在钠离子电池的研发中，层状氧化物作为正极材料的使用非常普遍。为了提升钠离子电池的性能，研究人员正在探索多种方法，包括材料改性、电解液优化、电池设计改进以及界面工程等，以期提高电池的循环稳定性和容量保持率。随着这些研究的深入和技术的进步，钠离子电池有望在新能源领域中发挥更大的作用，并可能在某些应用场景中替代锂离子电池。
3、近年来锰基钠离子电池层状氧化物正极材料受广大研发人员的普遍关注。但是这种材料存在诸多缺陷。例如：材料颗粒形貌为棒状，不易过筛，后处理及应用存在加工困难，处理后也存在压实过低、体积能量密度低的问题；复杂的工艺流程和较多的掺杂元素，会增加材料的综合生产成本；过度的掺杂改性会显著降低材料的克容量。
4、鉴于此，特提出本发明。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种锰基钠离子电池正极材料及其制备方法以及锰基钠离子电池正极和钠离子电池，以改善锰基材料形貌，使其加工性能得到提升，材料压实密度显著提高；同时保障了锰基材料的容量发挥，保护了材料高克容量的特点，并且通过掺杂显著提升了材料的循环性能。
2、本发明是这样实现的：
3、第一方面，本发明提供了一种锰基钠离子电池正极材料，其化学通式为nanmnxhiycuzm(1-x-y-z)o2，其中，hi为ti、w、nb、sb、mo、v、ta、ce、zr和sn中的至少一种，m为ni、li、k、fe、mg、al、ca、zn、sr、y、la、co和bi中的至少一种；0.7≤x＜1，0＜y≤0.1，0＜z≤0.3，0.4≤n≤1.2。
4、可选地，hi选自w、nb、ce中的至少一种，更优选为w、nb中的至少一种。
5、可选地，m选自ni、fe、mg、co中的至少一种，更优选为ni、co中的至少一种。
6、可选地，0.85≤x＜1，0＜y≤0.05，0＜z≤0.1，0.8≤n≤1.1。
7、可选地，上述锰基钠离子电池正极材料的中值粒径d50为2μm～15μm，粒径宽度k90<1.4，在5t压力下粉末压实密度≥2.9g/cm3。
8、第二方面，本发明还提供了一种上述锰基钠离子电池正极材料的制备方法，其包括：将按照化学组成混合均匀的原料混合物烧结，然后粉碎。
9、可选地，上述原料混合物由钠源、锰源、hi元素金属源、铜源以及m元素金属源通过高混机混合均匀而得。
10、可选地，钠源选自碳酸钠、氢氧化钠、草酸钠和碳酸氢钠中的至少一种。
11、可选地，锰源选自一氧化锰、三氧化二锰、四氧化三锰、二氧化锰、氢氧化锰和碳酸锰中的至少一种。
12、可选地，铜源选自碳酸铜、氢氧化铜、草酸铜、碱式碳酸铜和铜的氧化物中至少一种。
13、可选地，hi元素金属源选自hi的氧化物、氢氧化物以及含有hi的盐中的至少一种。
14、可选地，m元素金属源选自m的氧化物、氢氧化物以及含有m的盐中的至少一种。
15、可选地，烧结的温度为800℃～1200℃，烧结时间为6h～24h。
16、可选地，烧结在空气、氧气或氮气气氛下烧结。
17、第三方面，本发明还提供了一种锰基钠离子电池正极，其电极活性材料包括上述锰基钠离子电池正极材料。
18、第四方面，本发明还提供了一种钠离子电池，其包括上述锰基钠离子电池正极。
19、第五方面，本发明还提供了一种用电装置，其包括上述钠离子电池。
20、本发明具有以下有益效果：通过合理控制各元素比例，并且在材料中加入特定的高价态元素hi，能够在烧结过程中使得锰基材料表面能分布均匀化，从而改变其棒状形貌，得到没有明显棱角的单晶颗粒，因此使得材料获得了更高的克容量的同时，改善了锰基材料的微观形貌，从而提升了加工性能、循环性能和压实密度。同时，cu元素的加入，相对较长且较弱的cu-o键减弱了部分电子云密度，强化了mn-o键，平和了氧化还原机制，抑制了mn3+的强jahn-teller效应和mn3+的迁移，提升了充放电过程的可逆性，从而增强了材料的循环性能。
1.一种锰基钠离子电池正极材料，其特征在于，其化学通式为nanmnxhiycuzm(1-x-y-z)o2，其中，hi为ti、w、nb、sb、mo、v、ta、ce、zr和sn中的至少一种，m为ni、li、k、fe、mg、al、ca、zn、sr、y、la、co和bi中的至少一种；0.7≤x＜1，0＜y≤0.1，0＜z≤0.3，0.4≤n≤1.2。
2.根据权利要求1所述的锰基钠离子电池正极材料，其特征在于，hi选自w、nb、ce中的至少一种，更优选为w、nb中的至少一种；
3.根据权利要求1或2所述的锰基钠离子电池正极材料，其特征在于，所述锰基钠离子电池正极材料的中值粒径d50为2μm～15μm，粒径宽度k90<1.4，在5t压力下粉末压实密度≥2.9g/cm3。
4.一种如权利要求1～3任一项所述的锰基钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，其包括：将按照化学组成混合均匀的原料混合物烧结，然后粉碎。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述原料混合物由钠源、锰源、hi元素金属源、铜源以及m元素金属源通过高混机混合均匀而得。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述钠源选自碳酸钠、氢氧化钠、草酸钠和碳酸氢钠中的至少一种；
7.根据权利要求4～6任一项所述的制备方法，其特征在于，烧结的温度为800℃～1200℃，烧结时间为6h～24h；
8.一种锰基钠离子电池正极，其特征在于，其电极活性材料包括权利要求1～3任一项所述的锰基钠离子电池正极材料。
9.一种钠离子电池，其特征在于，其包括如权利要求8所述的锰基钠离子电池正极。
10.一种用电装置，其特征在于，其包括如权利要求9所述的钠离子电池。
