一种电池正极材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种电池正极材料及其制备方法。电池正极材料的制备方法包括：采用过渡金属材料制备前驱体；将前驱体、正极金属材料和掺杂材料混合形成初始正极材料；将包覆层材料包覆在初始正极材料的表面，形成电池正极材料。本发明专利技术实施例的技术方案达到了增强钠离子正极材料的安全性能和循环性能的效果。正极材料的安全性能和循环性能的效果。正极材料的安全性能和循环性能的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种电池正极材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电池
，尤其涉及一种电池正极材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着经济和互联网行业突飞猛进的发展，人们对储能的需求越来越高，但是锂离子电池由于锂资源难以满足未来储能的需求。
[0003]钠离子电池具有与锂离子电池相似的工作原理，相似的正极材料，正极集流体，隔膜等，被认为是更可持续的锂离子电池的替代品。
[0004]但钠离子正极材料中钠原子半径大，在多次充放电循环中，层状结构被破坏甚至开裂，导致其安全性能和循环性能较差。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种电池正极材料及其制备方法，以增强钠离子正极材料的安全性能和循环性能。
[0006]根据本专利技术的第一方面，提供了一种电池正极材料的制备方法，电池正极材料的制备方法包括：
[0007]采用过渡金属材料制备前驱体；
[0008]将所述前驱体、正极金属材料和掺杂材料混合形成初始正极材料；
[0009]将包覆层材料包覆在所述初始正极材料的表面，形成电池正极材料。
[0010]可选地，在将包覆层材料包覆在所述初始正极材料的表面，形成电池正极材料之前，还包括：
[0011]将所述初始正极材料水洗；
[0012]将水洗后的所述初始正极材料烘干。
[0013]可选地，所述将包覆层材料包覆在所述初始正极材料的表面，形成电池正极材料包括：
[0014]采用原子层沉积技术将包覆层材料包覆在所述初始正极材料的表面，形成电池正极材料。
[0015]可选地，所述采用过渡金属材料制备前驱体包括：
[0016]将过渡金属硫酸盐按照第一比例溶解为过渡金属离子溶液；
[0017]采用过渡金属离子溶液、络合剂和沉淀剂形成所述前驱体。
[0018]可选地，所述络合剂包括氨水，所述沉淀剂包括氢氧化钠溶液。
[0019]可选地，所述将所述前驱体、正极金属材料和掺杂材料混合形成初始正极材料包括：
[0020]将所述前驱体、钠源和锶源放入混合机中，形成混合物；
[0021]将所述混合物煅烧，形成所述初始正极材料。
[0022]可选地，所述钠源包括过氧化钠、氢氧化钠和碳酸钠中的至少一种；
[0023]所述锶源包括碳酸锶。
[0024]可选地，所述正极金属材料的质量分数大于所述前驱体的质量分数。
[0025]可选地，所述包覆层材料包括磷酸锰铁锂材料。
[0026]根据本专利技术的第二方面，提供了一种电池正极材料，所述电池正极材料由第一方面任意所述的电池正极材料的制备方法制备而成。
[0027]本专利技术实施例的技术方案，通过将过渡金属盐制备成过渡金属离子溶液，利用过渡金属离子溶液、络合剂和沉淀剂采用共沉淀法制备成前驱体，将前驱体、正极金属材料和掺杂材料在高混机中进行混合，并将混合后的混合物煅烧，从而形成初始正极材料，初始正极材料例如为钠离子正极材料，掺杂材料例如包括锶源，锶元素的半径较大，可以使得形成的初始正极材料的层间距变大，有利于钠离子的迁入和迁出，从而增强初始正极材料的循环性能，延长初始正极材料的循环次数。将包覆层材料包覆在初始正极材料的表面，包覆层材料在初始正极材料的表面形成包覆层，包覆层可以为单层，也可以为多层，包覆层可以保护电池正极材料，在多次充放电循环中，可以避免电池正极材料的层状结构破坏或开裂，可以增强电池正极材料的安全性能，并可以进一步提高电池正极材料的循环性能。本专利技术实施例的技术方案解决了钠离子正极材料中钠原子半径大，在多次充放电循环中，层状结构被破坏甚至开裂，导致其安全性能和循环性能较差的问题，达到了增强钠离子正极材料的安全性能和循环性能的效果。
[0028]应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本专利技术的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本专利技术的范围。本专利技术的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]图1是本专利技术实施例提供的一种电池正极材料的制备方法的流程图；
[0031]图2是本专利技术实施例提供的另一种电池正极材料的制备方法的流程图；
[0032]图3是本专利技术实施例提供的另一种电池正极材料的制备方法的流程图；
[0033]图4是本专利技术实施例提供的第二实验电池正极材料的SEM图；
[0034]图5是本专利技术实施例提供的第四实验电池正极材料的SEM图；
[0035]图6是本专利技术实施例提供的第二实验电池正极材料和第四实验电池正极电池材料的热分析测试结果曲线图。
具体实施方式
[0036]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。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，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0037]需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0038]图1是本专利技术实施例提供的一种电池正极材料的制备方法的流程图，参考图1，电池正极材料的制备方法包括：
[0039]S110、采用过渡金属材料制备前驱体。
[0040]具体地，过渡金属材料例如包括过渡金属盐，过渡金属例如包括镍(Ni)、钴(Co)和锰(Mn)，将过渡金属盐制备成过渡金属离子溶液，利用过渡金属离子溶液、络合剂和沉淀剂采用共沉淀法制备成前驱体，沉淀剂例如为氢氧化物溶液，从而可以制备成金属氢氧化物，形成前驱体。在共沉淀时，控制溶液的PH值在10
‑
12之间，可以保证金属氢氧化物的生成。在其它一些实施方式中，过渡金属材料也可以包括其他过渡金属盐，此处并不进行限定。
[0041]S120、将前驱体、正极金属材料和掺杂材料混合形成初始正极材料。
[0042]具体地，正极金属材料例如包括钠源，将前驱体、正极金属材料和掺杂材料在高混机中进行混合，并将混合后的混合物煅烧，从而形成初始正极材料，初始正极材料例如为钠离子正极材料。掺杂材料例如包括锶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括：采用过渡金属材料制备前驱体；将所述前驱体、正极金属材料和掺杂材料混合形成初始正极材料；将包覆层材料包覆在所述初始正极材料的表面，形成电池正极材料。2.根据权利要求1所述的电池正极材料的制备方法，其特征在于，在将包覆层材料包覆在所述初始正极材料的表面，形成电池正极材料之前，还包括：将所述初始正极材料水洗；将水洗后的所述初始正极材料烘干。3.根据权利要求1所述的电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述将包覆层材料包覆在所述初始正极材料的表面，形成电池正极材料包括：采用原子层沉积技术将包覆层材料包覆在所述初始正极材料的表面，形成电池正极材料。4.根据权利要求1所述的电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述采用过渡金属材料制备前驱体包括：将过渡金属硫酸盐按照第一比例溶解为过渡金属离子溶液；采用过渡金属离子溶液、络合剂和沉淀剂形成所述前驱体。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚美，郭建，申津婧，高秀玲，
申请(专利权)人：天津市捷威动力工业有限公司，
类型：发明
国别省市：