[發明專利]一種富鈉層狀氧化物材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202211401901.2
• 申請日: 2022-11-10
• 公開（公告）號: CN115663173A
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 王歡;溫秦芬;彭洋;譚星
• 申請（專利權）人: 贛州立探新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/525
• 分類號: H01M4/525;H01M4/485;H01M4/505;H01M10/054
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 黃明光

1.一種富鈉層狀氧化物材料，其特征在于，由微晶堆積而成的團聚體組成；所述微晶為六邊形片狀結構；所述微晶的平均尺寸為0.2～2μm；

所述富鈉層狀氧化物材料具有式1所示化學組成：

Na_xNi_aFe_bMn_cM_dO_2±β式1，

式1中，Ni為正二價，Fe為正三價，Mn為正三價或者為正三價和正四價的混合價態；M為對Ni、Fe和Mn三種過渡金屬中的一種或多種進行摻雜取代的離子；M包括Mg²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Al³⁺、B³⁺、Co³⁺、Y³⁺、Ti⁴⁺、Zr⁴⁺、Sn⁴⁺和Nb⁵⁺中的一種或多種；

式1中，x、a、b、c、d和2±β分別為對應元素所占的摩爾數，0.75＜x≤1；a+b+c+d＝1且a、b、c均不為0，0≤d≤0.1；0≤β≤0.1。

2.根據權利要求1所述的富鈉層狀氧化物材料，其特征在于，所述微晶的平均厚度為0.2～0.5μm。

3.根據權利要求1或2所述的富鈉層狀氧化物材料，其特征在于，所述團聚體的平均尺寸為1～3μm。

4.根據權利要求3所述的富鈉層狀氧化物材料，其特征在于，所述富鈉層狀氧化物材料的壓實密度為3.0～3.5g/cm³。

5.權利要求1～4任一項所述富鈉層狀氧化物材料的制備方法，包括以下步驟：

按照式1中Ni、Fe和Mn的理論組成，將二價Ni的水溶性鹽、二價Fe的水溶性鹽和二價Mn的水溶性鹽與水混合，得到混合金屬鹽溶液；

將所述混合金屬鹽溶液和堿金屬氫氧化物溶液、氨水混合，在pH值為10～12的條件下進行共沉淀反應，陳化，得到氫氧化物前驅體；所述氫氧化物前驅體的平均粒徑為2～5μm；

將所述氫氧化物前驅體和鈉源混合，得到固體混合物；

或者將所述氫氧化物前驅體、鈉源和M源混合，得到固體混合物；

將所述固體混合物依次進行第一燒結、升溫和第二燒結，得到富鈉層狀氧化物材料；所述第一燒結的溫度為400～500℃；所述第二燒結的溫度為800～950℃；

所述鈉源中Na的質量相對于根據式1計算得到的Na的理論質量過量2～5％；所述M源中M的質量為根據式1中計算得到的M的理論質量。

6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述混合金屬鹽溶液中金屬離子的總濃度為1～3mol/L，所述堿金屬氫氧化物溶液的濃度為2～5mol/L；所述氨水的濃度為4～6mol/L。

7.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述共沉淀反應的溫度為50～60℃。

8.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述第一燒結和第二燒結在空氣氛圍下進行；所述第一燒結的保溫時間為3～6小時，所述第二燒結的保溫時間為10～20小時。

9.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述M源為含M元素的氧化物、硼化物、氫氧化物、羥基氧化物、碳酸化合物、硝酸化合物和醋酸化合物中的一種或幾種組合。

10.權利要求1～4任一項所述富鈉層狀氧化物材料或權利要求5～9任一項所述制備方法制備得到的富鈉層狀氧化物材料作為正極材料在鈉離子電池中的應用。