一种正极材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及电池领域，具体而言，涉及一种正极材料及其制备方法和应用。所述的正极材料的制备方法，包括以下步骤：将普鲁士蓝材料的原料混合并进行反应，得到第一混合体系；将所述第一混合体系进行固液分离，得到第一固形物；将所述第一固形物进行洗涤和第二固液分离，得到第二固形物；将所述第二固形物分散于第一溶剂中，得到第二混合体系；将所述第二混合体系与添加剂混合；和/或，在得到所述第二混合体系之前的任一步骤添加添加剂；所述添加剂包括导电剂和/或粘结剂。所述的正极材料的制备方法不进行常规的粉碎和过筛，避免了普鲁士蓝材料易团聚、分散困难、容易吸湿的问题。容易吸湿的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种正极材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及电池领域，具体而言，涉及一种正极材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]电池的极片，一般是由正极材料、导电剂、粘结剂和溶剂混合均匀，达到适宜的粘度和固含量之后，涂敷在铝箔上，经过干燥、辊压、分切和烘烤等工序，得到合格的正极极片。正极极片的性能例如电导率、压实密度、粘附强度和表面平滑度，对电池的性能有着很大的影响。
[0003]锂资源在自然环境中含量低且分布不均匀，造成了锂原料的价格持续上升。锂资源的匮乏，其它类型的金属离子电池的需求迅速增长。与锂离子类似的钠离子和钾离子，能够在电极材料的间隙中可逆的移动，但是因为钠离子和钾离子的离子半径远大于锂离子，需要具有大的离子通道的正极材料，才能实现钠离子或钾离子的可逆嵌脱。
[0004]普鲁士蓝类材料在水中的溶度积很小，成核速度快，所得到的材料粒径偏小一般在50
‑
500nm，密度小，且在空气中吸潮后流动性差，在实际生产过程常出现干燥后的团聚体难打散、难粉碎，过筛过程出现堵料、粘壁，制浆时浆料过滤残留物多，细度大，涂敷时易出现划痕，极片表面粗糙等问题。
[0005]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的一个方面，涉及一种正极材料的制备方法，包括以下步骤：
[0007]将普鲁士蓝材料的原料混合并进行反应，得到第一混合体系；将所述第一混合体系进行固液分离，得到第一固形物；将所述第一固形物进行洗涤和第二固液分离，得到第二固形物；将所述第二固形物分散于第一溶剂中，得到第二混合体系；
[0008]将所述第二混合体系与添加剂混合；和/或，在得到所述第二混合体系之前的任一步骤添加添加剂；
[0009]所述添加剂包括导电剂和/或粘结剂。
[0010]所述的正极材料的制备方法，工艺简单，操作步骤简化，能够节约成本。
[0011]根据本专利技术的另一个方面，本专利技术还涉及一种正极材料，由所述的正极材料的制备方法制备得到的正极材料。
[0012]所述的正极材料，具有较好的流动性，细度较低，浆料过筛后的残留物较少。
[0013]根据本专利技术的另一个方面，本专利技术还涉及一种正极极片，主要由所述的正极材料制备得到。
[0014]所述的正极极片，表面不易出现划痕，表面光滑，具有较强的剥离强度。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0016](1)本专利技术提供的正极材料的制备方法，操作步骤少，工艺简单，生产效率高，相比于现有技术，不进行常规的粉碎和过筛，避免了普鲁士蓝材料容易吸湿结块的问题，最终提
高正极材料的流动性。
[0017](2)本专利技术提供的正极材料，在制备过程中使用了导电剂和粘结剂，使制得的正极材料，细度较低，分散性提高，浆料过筛后的残留物较少，固含量提高。
[0018](3)本专利技术提供的正极极片，由所述的正极材料制备得到，表面不易出现划痕，表面光滑，同时具有较高的粘结能力。用于钠离子或钾离子电池的制备，正极材料具有大的离子通道，能够很好的克服钠离子或钾离子不易发生可逆嵌脱的问题，满足日益增长的钠离子和钾离子电池的需求。
具体实施方式
[0019]下面将结合具体实施方式对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0020]本专利技术的一个方面，涉及一种正极材料的制备方法，包括以下步骤：
[0021]将普鲁士蓝材料的原料混合并进行反应，得到第一混合体系；将所述第一混合体系进行固液分离，得到第一固形物；将所述第一固形物进行洗涤和第二固液分离，得到第二固形物；将所述第二固形物分散于第一溶剂中，得到第二混合体系；
[0022]将所述第二混合体系与添加剂混合；和/或，在得到所述第二混合体系之前的任一步骤添加添加剂；
[0023]所述添加剂包括导电剂和/或粘结剂。
[0024]本专利技术提供的正极材料的制备方法，简单易操作，普鲁士类材料直接分散在水中，与现有技术相比，避免了干燥过程颗粒之间形成难以粉碎的团聚体，在合成或者陈化过程加入导电剂可以增加普鲁士蓝的分散性，减少过筛残留物，同时节省了普鲁士蓝材料干燥、粉碎工序的设备与能耗投入，节约了生产成本，提高了生产效率。
[0025]本专利技术中的普鲁士蓝材料的分子式为A
x
M
y
M
’1‑
y
[Fe(CN)6]1
‑
z*nH2O，其中A包括Na或K；M包括Fe、Co、Mn、Ni和Cu中的至少一种；M
’
包括Fe、Co、Mn、Ni和Cu中的至少一种；0≤x≤2；0<y≤1；0≤z<1；0≤n≤3.5。
[0026]本专利技术向正极材料中加入导电剂可使普鲁士蓝材料更好的分散在水中，粘结剂的加入能够减少正极材料过筛的残留物，提高固含量。
[0027]优选地，所述普鲁士蓝材料的原料包括M
′
和A形成的六氰基金属盐、M的可溶性盐和第二溶剂。
[0028]优选地，所述M的可溶性盐包括氯化盐、硫酸盐、硝酸盐和醋酸盐中的至少一种。
[0029]优选地，所述第二溶剂包括水、乙醇和丙酮中的至少一种。
[0030]优选地，所述M
′
和A形成的六氰基金属盐和所述M的可溶性盐的摩尔比为1：1，所述M
′
和A形成的六氰基金属盐浓度为0.1～0.6mol/L，所述M的可溶性盐浓度为0.5～2.5mol/L。
[0031]优选地，所述普鲁士蓝材料的原料混合并进行反应具体包括：
[0032]将M
′
和A形成的六氰基金属盐的溶液和M的可溶性盐的溶液滴加至反应容器中进行反应，再进行陈化处理。
[0033]优选地，所述反应的温度为30～100℃(例如30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、93℃、95℃或100℃)。
[0034]优选地，所述陈化处理的时间为4～72h(例如4h、8h、10h、12h、14h、18h、20h、22h、24h、28h、32h、34h、38h、44h、48h、54h、58h、64h或72h)。
[0035]优选地，所述粘结剂包括羧甲基纤维素(CMC)、丁苯胶乳(SBR)、聚四氟乙烯(PTFE)和聚丙烯酸体系(LA)中的至少一种。
[0036]优选地，以质量百分比计，所述粘结剂的质量为所述第二固形物的质本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将普鲁士蓝材料的原料混合并进行反应，得到第一混合体系；将所述第一混合体系进行固液分离，得到第一固形物；将所述第一固形物进行洗涤和第二固液分离，得到第二固形物；将所述第二固形物分散于第一溶剂中，得到第二混合体系；将所述第二混合体系与添加剂混合；和/或，在得到所述第二混合体系之前的任一步骤添加添加剂；所述添加剂包括导电剂和/或粘结剂。2.根据权利要求1所述的正极材料的制备方法，其特征在于，所述普鲁士蓝材料的原料包括M
′
和A形成的六氰基金属盐、M的可溶性盐和第二溶剂；所述A包括Na和/或K，所述M包括Fe、Co、Mn、Ni、和Cu中的至少一种，所述M
’
包括Fe、Co、Mn、Ni和Cu中的至少一种；优选地，所述M的可溶性盐包括氯化盐、硫酸盐、硝酸盐和醋酸盐中的至少一种；优选地，所述第二溶剂包括水、乙醇和丙酮中的至少一种；优选地，所述M
′
和A形成的六氰基金属盐和所述M的可溶性盐的摩尔比为1：1，所述M
′
和A形成的六氰基金属盐浓度为0.1～0.6mol/L，所述M的可溶性盐浓度为0.5～2.5mol/L。3.根据权利要求2所述的正极材料的制备方法，其特征在于，所述普鲁士蓝材料的原料混合并进行反应具体包括：将M
′
和A形成的六氰基金属盐的溶液和...

【专利技术属性】
技术研发人员：臧俊，罗灏，张成龙，张升亮，
申请(专利权)人：山东零壹肆先进材料有限公司，
类型：发明
国别省市：