[發明專利]一種富鈉的層狀物氧化物正極材料的制備方法

在審

• 申請號: 202310490048.4
• 申請日: 2023-05-04
• 公開（公告）號: CN116514174A
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 程斯琪;王建鑫;王偉剛;李樹軍;唐堃
• 申請（專利權）人: 溧陽中科海鈉科技有限責任公司
• 主分類號: C01G45/12
• 分類號: C01G45/12;H01M4/505;H01M10/054
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所有限公司 11386
• 代理人: 姚東華

本發明涉及一種富鈉的層狀物氧化物正極材料的制備方法，屬于鈉離子電池技術領域，用以解決現有方法制備配鈉量高的正極材料殘堿量高，進而影響鈉離子電池的容量等性能的問題。本發明方法制備的正極材料中各元素采用特定的配比，提高了配鈉量，提升了材料的活性鈉的比例，進而得到的鈉離子電池具有較高的容量，且本發明方法制備的正極材料可以使得殘堿量保持在合理范圍之內，在本發明的較高的配鈉量下電池的一致性和穩定性都較好。

技術領域

本發明涉及鈉離子電池技術領域，尤其涉及一種富鈉的層狀物氧化物正極材料的制備方法。

背景技術

鈉離子電池的能量密度相對較低，盡管層狀氧化物正極材料有著較高的理論容量，但其可發揮容量有限，在產品定型的基礎上引入其它元素的可操作性不強，進行比例調整又涉及后續整套新品開發流程，更高電壓下電解液難以適配等。因此，尋找能在現有工藝上在現有電壓范圍內實現容量提升的手段尤為重要。

現有的提容手段主要有現有元素的在更高電壓下進行元素摻雜改善結構、比例調整和嘗試新材料等。但是，在更高電壓下當前電解液體系難以適配，且元素摻雜改善需要引入其它元素，在已有產線難以操作；進行比例調整后，材料的各項性能需要重新評估，后續體系開發要全部推翻重來，耗時耗力；新材料的開發較困難，生產工藝也難以兼顧。

配鈉量過高會導致材料堿性較高，殘堿量高導致電芯漿料易凝膠、電芯充放電過程中易產氣，甚至高鎳材料需要通過水洗、多層包覆和多元素摻雜來降低殘堿量。但是，材料理論容量和Na的摩爾比有直接的線性關系，配鈉量的多少對材料的容量發揮情況多少有一定影響，并且在較高的配鈉量下材料的一致性和穩定性都能夠有一定提高。現有技術的方法制備的正極材料不能同時滿足富鈉，且殘堿量低的要求。

發明內容

鑒于上述的分析，本發明實施例旨在提供一種富鈉的層狀物氧化物正極材料的制備方法，用以解決現有方法制備配鈉量高的正極材料殘堿量高，進而影響鈉離子電池的容量等性能的問題。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種富鈉的層狀物氧化物正極材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)按照摩爾比：0.66＜Na≤0.72，0.31≤Cu≤0.34，0.65≤Mn≤0.68，0≤M≤0.05，分別稱取各金屬源備用；

(2)將備用的各金屬源混合，干燥，高溫煅燒，粉碎，篩分，得到所述的正極材料；

其中，所述M為Mg、Ca、B、Al、Li、K、Ag、Zr、Ti、W、Mo、Cr、Sr、Y、Cd、Sn、Sb、Ce的一種或幾種。

進一步的，步驟(2)中，高溫煅燒的溫度為800-1050℃，煅燒時間為8-24h。

進一步的，步驟(2)中，高溫煅燒時的升溫速率為1-5℃/min。

進一步的，步驟(2)中，高溫煅燒氣氛為空氣或氧氣。

進一步的，所述的正極材料的通式為Na_x1Cu_y1Mn_z1M_a1O_2+nδ，其中，0.66＜x1≤0.72，0.31≤y1≤0.34，0.65≤z1≤0.68，0≤a1≤0.05，0＜n≤0.05，-1≤δ≤3，0.47(y1+z1)＜y1/z1＜0.53(y1+z1)，x1+2y1+3z1+2a1＜4＜x1+2y1+4z1+4a1，y1+z1+a1＝1。