[發明專利]鈉離子電池正極材料前驅體及其制備方法、鈉離子電池正極材料的制備方法

在審

• 申請號: 202210867585.1
• 申請日: 2022-07-21
• 公開（公告）號: CN115072805A
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 李云峰;楊華春;齊振君;羅傳軍;周陽;陳騰飛;任小磊;徐慧芳;張雷;周曉飛;郭玉玥;段華玲
• 申請（專利權）人: 多氟多新材料股份有限公司
• 主分類號: C01G53/00
• 分類號: C01G53/00;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/054
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 張雪嬌

1.一種鈉離子電池正極材料前驅體，其特征在于，所述鈉離子電池正極材料前驅體的化學式為Ni_aMn_bFe_cTm_1-a-b-c(OH)₂；

其中，0.30≤a+b＜0.80，0＜c＜0.40，0≤1-a-b-c＜0.30；所述Tm選自Mg、Zn、Co、Cu、Ti、Al、Sn、Mg、Ca、Zr與Cr中的一種或多種。

2.根據權利要求1所述的鈉離子電池正極材料前驅體，其特征在于，所述鈉離子電池正極材料前驅體為片狀結構交叉相連組成的球狀顆粒；所述鈉離子電池正極材料前驅體的片狀結構內核為鎳錳氫氧化物；所述內核外包裹有氫氧化鐵；或者所述內核外依次包裹有氫氧化鐵與Tm氫氧化物。

3.根據權利要求1所述的鈉離子電池正極材料前驅體，其特征在于，所述鈉離子電池正極材料前驅體的D50為4～10μm；所述鈉離子電池正極材料前驅體的振實密度為0.9～1.4g/cm³。

4.一種用于權利要求1至3任意一項所述的鈉離子電池正極材料前驅體的制備方法，其特征在于，包括：

S1)將絡合劑與沉淀劑混合作為底液；

S2)在保護氣氛中將鎳源、錳源、絡合劑與沉淀劑加入底液中進行共沉淀反應，得到包含鎳錳氫氧化物的反應液；

S3)在保護氣氛中將鐵源、絡合劑與沉淀劑加入至包含鎳錳氫氧化物的反應液中進行沉淀反應，得到1-a-b-c＝0時的鈉離子電池正極材料前驅體；

S4)當1-a-b-c0時，在保護氣氛中，將Tm源、絡合劑與沉淀劑加入步驟S3)中得到的反應液中進行沉淀反應，得到1-a-b-c0時的鈉離子電池正極材料前驅體。

5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述絡合劑為氨水、檸檬酸鈉溶液、乙二胺四乙酸二鈉溶液與乙二胺四乙酸四鈉溶液中的一種或多種；所述氨水的質量濃度為2％～8％，所述檸檬酸鈉溶液的質量濃度為10％～40％，所述乙二胺四乙酸二鈉溶液的質量濃度為2％～10％，所述乙二胺四乙酸四鈉溶液的質量濃度為5％～30％；所述沉淀劑選自氫氧化鈉水溶液和/或氫氧化鉀水溶液；所述氫氧化鈉水溶液與氫氧化鉀水溶液的質量濃度各自獨立地為20％～40％；

所述鎳源與錳源以鎳與錳的可溶性混合鹽溶液的形式加入；

所述鐵源以鐵的可溶性鹽溶液形式加入；

所述Tm源以Tm的可溶性鹽溶液形式加入；

所述鎳與錳的可溶性混合鹽溶液中金屬離子總摩爾濃度為1～2.4mol/L；鐵的可溶性鹽溶液的摩爾濃度為1～2mol/L；Tm的可溶性鹽溶液的摩爾濃度為1～2mol/L。

6.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述底液中絡合劑活性成分的濃度為0.1～0.5mol/L；所述底液的pH值為9.6～12.4；所述底液的溫度為30℃～60℃；

所述步驟S2)中鎳源與錳源的加入速度為3～50mL/min；所述絡合劑與沉淀劑加入的速度各自獨立地為3～50mL/min；

所述步驟S3)中鐵源、絡合劑與沉淀劑加入的速度各自獨立地為3～50mL/min；

所述步驟S4)中Tm源、絡合劑與沉淀劑加入的速度各自獨立地為3～50mL/min。

7.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述步驟S2)中共沉淀反應過程中保持pH值為10.2～12.4；共沉淀反應的溫度為30℃～60℃；共沉淀反應時的轉速為500～1000r/min；保護氣氛的流量為1.5～5.5L/min；

步驟S3)中沉淀反應過程中保持pH值為10.2～12.4；沉淀反應的溫度為30℃～60℃；沉淀反應時的轉速為500～1000rpm；保護氣氛的流量為1.5～5.5L/min；

步驟S4)中沉淀反應過程中保持pH值為10.2～12.4；沉淀反應的溫度為30℃～60℃；沉淀反應時的轉速為500～1000rpm；保護氣氛的流量為1.5～5.5L/min。