[發明專利]鈉離子電池的納米級前驅體、復合正極材料及制備方法

在審

• 申請號: 202111674447.3
• 申請日: 2021-12-31
• 公開（公告）號: CN114361435A
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 楊張萍;韓珽;陳英
• 申請（專利權）人: 浙江美達瑞新材料科技有限公司
• 主分類號: H01M4/485
• 分類號: H01M4/485
• 代理公司: 北京中政聯科專利代理事務所(普通合伙) 11489
• 代理人: 燕宏偉

1.鈉離子電池的納米級前驅體，其特征在于：所述鈉離子電池的納米級前驅體的通式為M_y(OH)₂或M_yO_z，0.8≤y≤1，0.8≤z3，元素M為金屬元素和稀土元素以及非金屬元素中的一種、兩種、或三種，所述元素M為五種及以下元素的任意組合，所述金屬元素為鎳、鈷、鋁、錳、鋰、鉀、鋇、鐵、鈣、銅、鋅、鈦、鎂、鋯、鍶、鉻、錫、銻、鎢、鈮、鉬、釩、鈀、鉍、銫、鉿、鉭、釙、鎵、銦、鉈中的一種或幾種，所述稀土元素為鑭系元素以及、釔、鈧中的一種或幾種，所述非金屬元素為硫、硼、硅、砷、磷、硒、碲、氟、碘、砹中的一種或幾種。

2.一種復合正極材料，其特征在于：所述復合正極材料的化學通式為其中0≤n≤1，且2≤a≤100，a為整數，0.9x：y1.8，1≤x≤1.2，0.8≤y≤1，M為金屬元素和稀土元素以及非金屬元素中的五種及以下元素的任意組合，所述金屬元素為鎳、鈷、鋁、錳、鋰、鉀、鋇、鐵、鈣、銅、鋅、鈦、鎂、鋯、鍶、鉻、錫、銻、鎢、鈮、鉬、釩、鈀、鉍、銫、鉿、鉭、釙、鎵、銦、鉈中的一種或幾種，所述稀土元素為鑭系元素以及、釔、鈧中的一種或幾種，所述非金屬元素為硫、硼、硅、砷、磷、硒、碲、氟、碘、砹中的一種或幾種。

3.一種制備如權利要求2所述的復合正極材料的制備方法，其包括如下步驟：

STEP101：將含有元素M的可溶性鹽按照預定的摩爾比溶于一定量的去離子水中，配置得混合鹽溶液，所述元素M為金屬元素和稀土元素以及非金屬元素中的一種、兩種、或三種，所述元素M為五種及以下元素的任意組合，所述金屬元素為鎳、鈷、鋁、錳、鋰、鉀、鋇、鐵、鈣、銅、鋅、鈦、鎂、鋯、鍶、鉻、錫、銻、鎢、鈮、鉬、釩、鈀、鉍、銫、鉿、鉭、釙、鎵、銦、鉈中的一種或幾種，所述稀土元素為鑭系元素以及、釔、鈧中的一種或幾種，所述非金屬元素為硫、硼、硅、砷、磷、硒、碲、氟、碘、砹中的一種或幾種；

STEP102：將NaOH和氨水溶解在去離子水中配置成混合堿溶液；

STEP103：將上述混合鹽溶液與混合堿溶液以一定速度加入去離子水中，調節pH值于8～12，反應一段時間后，經過水洗、干燥、過篩后得到納米級三元前驅體M_y(OH)₂；

STEP104：重復STEP101至STEP103至少兩次以獲得由不同元素制成的納米級三元前驅體M_y(OH)₂，其中每一種前驅體之間至少有一個元素成分不同或者元素成分的摩爾比例不同；

STEP105：將STEP104所得的所有納米級三元前驅體按一定比例混合均勻，得到納米級混合前驅體的粉體；

STEP106：將所述納米級混合前驅體的粉體與鈉源按一定比例混合均勻，在氧氣或空氣氣氛中高溫煅燒，經過冷卻、研磨、過篩得到鈉離子復合正極材料，所述納離子復合正極材料的化學通式為其中0≤n≤1，且2≤a≤100，a為整數且a與在STEP104中所獲得三元前驅體M_y(OH)₂的種類相同，0.9x：y1.8，1≤x≤1.2，0.8≤y≤1，M為金屬元素和稀土元素以及非金屬元素中的五種及以下元素的任意組合，所述金屬元素為鎳、鈷、鋁、錳、鋰、鉀、鋇、鐵、鈣、銅、鋅、鈦、鎂、鋯、鍶、鉻、錫、銻、鎢、鈮、鉬、釩、鈀、鉍、銫、鉿、鉭、釙、鎵、銦、鉈中的一種或幾種，所述稀土元素為鑭系元素以及、釔、鈧中的一種或幾種，所述非金屬元素為硫、硼、硅、砷、磷、硒、碲、氟、碘、砹中的一種或幾種；

STEP107：將復合正極材料進行改性處理。

4.如權利要求3所述的復合正極材料的制備方法，其特征在于：所述的pH值8～12可分為高pH值成核階段和低pH值生長階段，所述高pH值成核階段的pH值為10～12，所述低pH值生長階段的pH值為8～10。

5.如權利要求3所述的復合正極材料的制備方法，其特征在于：所述的鈉源為碳酸鈉、氫氧化鈉、醋酸鈉、氯化鈉和硫酸鈉中的一種或幾種；所述的鈉源以鈉元素計的總和與混合納米級前驅體以其含有的金屬計的總和的摩爾比為0.9～1.8：1。