一种正极前驱体材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种正极前驱体材料及其制备方法和应用，所述正极前驱体的组成为aNi1‑

【技术实现步骤摘要】
一种正极前驱体材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种正极前驱体材料，尤其涉及一种正极前驱体材料及其制备方法和应用，属于二次电池材料


技术介绍

[0002]近年来，随着锂资源稀缺、分布不均、开发利用困难等问题逐渐暴露，钠离子电池从成本、资源、能耗等角度而言具有更大的市场竞争优势以及发展前景。但相比于锂离子钠离子的半径更大，扩散动力学更迟缓，使之在能量密度和循环特性上具有本征劣势，解决钠离子电池能量密度及循环性能是钠离子电池长远发展的关键，而解决该问题的最有希望的方法之一是开发高镍钠离子电池。
[0003]然而，目前可用的高镍钠离子电池存在明显的缺点，比如，高镍会导致正极材料内部发生混排效应，降低了钠离子扩散的速率，导致放电时其性能不佳；或者，高镍正极材料往往空气稳定性较差，容易与环境中的H2O、CO2等发生副反应而阻碍钠离子的脱嵌。
[0004]因此，如何得到一种能量密度高、循环性能佳的钠离子正极材料，是亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种正极前驱体材料，该材料特殊的组成以及结构有利于改善二次电池、尤其是钠离子电池的循环性能以及能量密度。
[0006]本专利技术还提供一种正极前驱体材料的制备方法，该制备方法不仅能够得到改善二次电池、尤其是钠离子电池的循环性能以及能量密度的正极前驱体材料，更具有简单易操作的优势。
[0007]本专利技术还提供一种正极活性材料，该正极活性材料特殊的组成以及结构有利于实现改善二次电池、尤其是钠离子电池的循环性能以及能量密度。
[0008]本专利技术提供一种正极前驱体材料，所述正极前驱体材料的组成为aNi1‑
2x
Mn
x
Fe
x
(OH)2·
bCu
y
Fe
z
Mn1‑
y
‑
z
CO3，a+b＝1,0.3≤a≤0.8，0.2≤b≤0.7，0＜x≤0.4，0.1≤y≤0.4，0.2≤z≤0.5；其中，
[0009]所述正极前驱体材料包括Ni1‑
2x
Mn
x
Fe
x
(OH)2基体颗粒和Cu
y
Fe
z
Mn1‑
y
‑
z
包覆层，所述基体颗粒的至少部分表面被所述包覆层覆盖。
[0010]如上所述的正极前驱体材料，其中，所述正极前驱体材料为球形颗粒或类球形颗粒。
[0011]如上所述的正极前驱体材料，其中，所述正极前驱体材料的Dv50为2.5～5μm。
[0012]如上所述的正极前驱体材料，其中，所述包覆层的厚度为0.2～1μm。
[0013]如上所述的正极前驱体材料，其中，所述基体颗粒为球形颗粒或类球形颗粒；
[0014]所述基体颗粒包括内核部分和位于所述内核部分外周的外周部分，所述内核部分的孔隙率小于外周部分的孔隙率。
[0015]本专利技术还提供一种上述任一所述的正极前驱体材料的制备方法，包括以下步骤：
[0016]利用第一沉淀剂溶液对含有镍盐、亚铁盐以及锰盐的第一混合盐溶液进行第一共沉淀反应后，向体系分别通入第二混合盐溶液以及第二沉淀剂溶液进行第二共沉淀反应，得到所述正极前驱体材料；
[0017]其中，所述第一沉淀剂溶液为含有氢氧根的水溶液，所述第二混合盐溶液含有铜盐、亚铁盐以及锰盐，所述第二沉淀剂溶液为碳酸盐水溶液。
[0018]如上所述的制备方法，其中，所述第一共沉淀反应和第二共沉淀反应的反应液中含有还原剂。
[0019]如上所述的制备方法，其中，所述第一共沉淀反应和第二共沉淀反应中，反应温度为55
‑
70℃，pH值为10
‑
12。
[0020]本专利技术还提供一种正极活性材料，所述正极活性材料的组成为[aNaNi1‑
2x
Mn
x
Fe
x
O2]·
[bNaCu
y
Fe
z
Mn1‑
y
‑
z
O2]，a+b＝1,0.3≤a≤0.8，0.2≤b≤0.7，0<x≤0.4，0.1≤y≤0.4，0.2≤z≤0.5。
[0021]如上所述的正极活性材料，其中，所述正极活性材料通过包括以下过程的制备方法得到：
[0022]将上述任一项所述的正极前驱体材料与含钠化合物混合煅烧后，得到所述正极活性材料。
[0023]本专利技术通过对正极前驱体颗粒的组成和结构进行限定和修饰，以化学性能优化和物理隔离为切入点提升了活性离子的脱嵌能力、降低了和水氧以及电解液发生副反应的概率，使以该正极前驱体颗粒衍生得到的正极活性材料的能量密度、结构稳定性以及化学稳定性得到了一定程度的改善。因此，本专利技术的正极前驱体颗粒有利于实现二次电池循环性能以及能量密度的优化。
附图说明
[0024]图1为本专利技术实施例1中的正极前驱体材料的扫描电镜图；
[0025]图2为本专利技术对比例1中的正极前驱体材料的扫描电镜图；
[0026]图3为本专利技术由实施例1中的正极前驱体材料得到的钠离子电池的循环性能图；
[0027]图4为本专利技术由对比例2中的正极前驱体材料得到的钠离子电池的循环性能图。
具体实施方式
[0028]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术的实施例，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，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]本专利技术第一方面提供一种正极前驱体材料，所述正极前驱体的组成为aNi1‑
2x
Mn
x
Fe
x
(OH)2·
bCu
y
Fe
z
Mn1‑
y
‑
z
CO3，a+b＝1,0.3≤a≤0.8，0.2≤b≤0.7，0<x≤0.4，0.1≤y≤0.4，0.2≤z≤0.5；其中，
[0030]所述正极活性材料包括Ni1‑
2x
Mn
x
Fe
x
(OH)2基体颗粒和Cu
y
Fe
z
Mn1‑
y
‑
z
包覆层，所述基体颗粒的至少部分表面被所述包覆层覆盖。
[0031]本专利技术的正极前驱体材料aNi1‑
2x
Mn
x
Fe
x
(OH)2·
bCu
y
Fe
z
Mn1‑
y
‑
z
CO3为层状结构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正极前驱体材料，其特征在于，所述正极前驱体材料的组成为aNi1‑
2x
Mn
x
Fe
x
(OH)2·
bCu
y
Fe
z
Mn1‑
y
‑
z
CO3，a+b＝1,0.3≤a≤.8，0.2≤b≤0.7，0<＜x≤0.4，0.1≤y≤0.4，0.2≤z≤0.5；其中，所述正极前驱体材料包括Ni1‑
2x
Mn
x
Fe
x
(OH)2基体颗粒和Cu
y
Fe
z
Mn1‑
y
‑
z
包覆层，所述基体颗粒的至少部分表面被所述包覆层覆盖。2.根据权利要求1所述的正极前驱体材料，其特征在于，所述正极前驱体材料为球形颗粒或类球形颗粒。3.根据权利要求1或2所述的正极前驱体材料，其特征在于，所述正极前驱体材料的Dv50为2.5～5μm。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的正极前驱体材料，其特征在于，所述包覆层的厚度为0.2～1μm。5.根据权利要求2
‑
4任一项所述的正极前驱体材料，其特征在于，所述基体颗粒为球形颗粒或类球形颗粒；所述基体颗粒包括内核部分和位于所述内核部分外周的外周部分，所述内核部分的孔隙率小于外周部分的孔隙率。6.一种权利要求1<...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈明峰，刘鑫，袁旭婷，刘瑞，王尊志，马树灯，李思卿，
申请(专利权)人：宁波容百新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：