[發(fā)明專利]多層結(jié)構(gòu)的鈉離子電池正極材料及其前驅(qū)體、以及制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210541092.9
• 申請(qǐng)日: 2022-05-19
• 公開（公告）號(hào): CN114644361B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張寶;程磊;袁濤;鄧鵬;林可博;周亞楠;丁瑤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江帕瓦新能源股份有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/525
• 分類號(hào): H01M4/525;C01G45/00;C01G53/00;H01M4/505;H01M10/054
• 代理公司: 北京天盾知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11421
• 代理人: 李瓊芳

1.一種鈉離子電池正極材料的前驅(qū)體，其特征在于，所述前驅(qū)體包含三層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層為富鎳的鎳鈷錳氫氧化物內(nèi)核，中間層為錳鈦氫氧化物過渡層，外層為富錳的鎳鈷錳氫氧化物外殼；富鎳的鎳鈷錳氫氧化物的分子式為Mn_x1Ni_y1Co_z1(OH)₂，0.2≤x10.5，0.3≤y10.6，z10.4，x1+y1+z1=1；錳鈦氫氧化物的分子式為Mn_x2Ti_n2(OH)₂，0.60≤x20.85，0.1n2≤0.4，x2+n2=1；富錳的鎳鈷錳氫氧化物的分子式為Mn_x3Ni_y3Co_z3(OH)₂，0.60≤x30.85，0.1y30.4，z30.4，x3+y3+z3=1。

2.如權(quán)利要求1所述的鈉離子電池正極材料的前驅(qū)體，其特征在于，在前驅(qū)體的內(nèi)層、中間層和外層中均勻摻雜F。

3.一種如權(quán)利要求1所述的鈉離子電池正極材料的前驅(qū)體的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）配制富鎳的錳、鎳、鈷的混合鹽溶液A，配制錳、鈦的混合鹽溶液B，配制富錳的錳、鎳、鈷的混合鹽溶液C，配制沉淀劑溶液和絡(luò)合劑溶液；

（2）配制反應(yīng)釜底液；通氣控制反應(yīng)釜內(nèi)的氧氣濃度為0～5%；

（3）在反應(yīng)釜底液中并流通入混合鹽溶液A、沉淀劑溶液和絡(luò)合劑溶液進(jìn)行共沉淀反應(yīng)，待粒度D50達(dá)到4～7 μm停止泵入混合鹽溶液A，并開始通入混合鹽溶液B，待粒度D50達(dá)到5～8 μm停止泵入混合鹽溶液B，開始通入混合鹽溶液C，待粒度D50達(dá)到9～13 μm，停止反應(yīng)；整個(gè)反應(yīng)過程中控制反應(yīng)體系的溫度為40~80°C、pH值為11~13、絡(luò)合劑濃度為5～8 g/L、攪拌速度為300～550 rpm；

（4）將步驟（3）得到的反應(yīng)漿料進(jìn)行固液分離，分離得到的固相經(jīng)洗滌、烘干后得到前驅(qū)體材料。

4.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述混合鹽溶液A中，錳離子濃度為0.2～2.25 mol/L、鎳離子濃度為0.3～2.7 mol/L、鈷離子濃度為0.2～1.8 mol/L；所述混合鹽溶液B中，錳離子濃度為0.6～3.8 mol/L、鈦離子濃度為0.1～1.8 mol/L；所述混合鹽溶液C中，錳離子濃度為0.6～3.83 mol/L、鎳離子濃度為0.1～1.8 mol/L、鈷離子濃度為0.1～1.8 mol/L；所述混合鹽溶液A、混合鹽溶液B、混合鹽溶液C中金屬離子總濃度為1～4.5mol/L。

5.如權(quán)利要求3或4所述的制備方法，其特征在于，在混合鹽溶液A、混合鹽溶液B以及混合鹽溶液C中加入氟源，混合鹽溶液A、混合鹽溶液B以及混合鹽溶液C中氟離子濃度均為1.6~3.0 mmol/L。

6.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述反應(yīng)釜底液的初始pH值為11.2～12.7，絡(luò)合劑濃度為5～8g/L。

7.一種正極材料，其特征在于，所述正極材料由權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)所述的前驅(qū)體或權(quán)利要求3-6任一項(xiàng)所述的制備方法制備得到的前驅(qū)體、鈉鹽燒結(jié)得到。

8.如權(quán)利要求7所述的正極材料，其特征在于，所述燒結(jié)工藝為：控制氧氣流量為0.10～6.0 L/min，在450～550℃預(yù)燒結(jié)1～10 h，再以2～8℃/min的升溫速率升溫至700～1000℃燒結(jié)10～30 h。