一种改善钠离子层状正极材料表面残碱的方法技术

本申请公开了一种改善钠离子层状正极材料表面残碱的方法，通过不含钠元素的前驱体和纳米氧化物充分混合后进行预烧结，再加入钠源物料进行再次烧结得到少量残碱的钠离子层状正极材料。纳米氧化物具有大的金属离子半径，预烧结过程中可以增大前驱体的层间间距，使得预烧后的前驱体反应活性更强，从而使得钠源物料可以与预烧后的前驱体充分反应，从而极大程度降低材料表面残碱，且操作简单、经济环保，更易产业化。易产业化。易产业化。

【技术实现步骤摘要】
一种改善钠离子层状正极材料表面残碱的方法


[0001]本申请涉及电池制备方法领域，特别涉及一种改善钠离子层状正极材料表面残碱的方法。

技术介绍

[0002]与锂元素相比，地球上钠元素在地壳中储量丰富，并且和锂元素属于同一主族元素，与锂元素有着相似的物理化学性质和工作原理，可缓解因锂资源短缺引发的新能源电池发展受限的问题。钠离子层状正极材料在采用高温固相法烧结过程中，钠盐和金属氧化物通过化学键的断裂和重新组合形成层状结构后，部分的钠盐没有进入材料体相结构中，而是残留在材料表面形成碱性物质，影响材料加工和电池性能。
[0003]为了降低层状正极材料表面残碱含量，目前可以将待处理的钠离子电池层状正极材料放入气氛回转炉；在温度恒定的条件下，向气氛回转炉中通入易挥发酸性气体，通过易挥发酸性气体去除钠离子电池层状正极材料的表面残碱，降至室温后得到降低表面残碱后的层状正极材料。
[0004]但是，上述方法中使用了具有较高腐蚀性的盐酸，盐酸本身和酸雾都会腐蚀人体组织，可能会不可逆地损伤呼吸器官、眼部、皮肤和胃肠等，其强腐蚀性也会对生产设备有更高的要求，故难以大规模产业化生产利用。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于提供一种改善钠离子层状正极材料表面残碱的方法，其能够改善上述问题。
[0006]本申请的实施例是这样实现的：
[0007]本申请提供一种改善钠离子层状正极材料表面残碱的方法，其包括：
[0008]S1、称取钠离子层状正极材料前驱体和纳米氧化物进行充分混合，得到第一混合物料。其中，所述钠离子层状正极材料前驱体不含钠元素；
[0009]S2、将所述第一混合物料进行预烧结，得到烧结后的第一块状物料；
[0010]S3、将所述第一块状物料粉碎后，加入钠源物料进行充分混合，得到第二混合物料；
[0011]S4、将所述第二混合物料进行再次烧结，得到烧结后的第二块状物料；
[0012]S5、将所述第二块状物料进行粉碎，得到目标粉料；
[0013]S6、对所述目标粉料进行过筛，将颗粒直径小于预设标准的粉末作为所述钠离子层状正极材料获取。
[0014]层状氧化物材料的残碱主要来源于钠盐和金属氧化物通过化学键的断裂和重新组合形成层状结构后，由于钠的离子半径较大，部分的钠盐没有进入材料体相结构中。
[0015]可以理解，本申请公开了一种改善钠离子层状正极材料表面残碱的方法，通过不含钠元素的前驱体和纳米氧化物充分混合后进行预烧结，再加入钠源物料进行再次烧结得
到少量残碱的钠离子层状正极材料。预烧结可以增大前驱体的层间间距，使得预烧后的前驱体反应活性更强，从而使得钠源物料可以与预烧后的前驱体充分反应，从而极大程度降低材料表面残碱，且操作简单、经济环保，更易产业化。
[0016]在本申请可选的实施例中，所述钠离子层状正极材料前驱体的颗粒半径为4微米至7微米范围内。
[0017]在本申请可选的实施例中，步骤S1包括：所述纳米氧化物和所述钠离子层状正极材料前驱体按照摩尔比在0.001：1至0.01：1的范围进行称取后，充分混合得到第一混合物料。
[0018]其中，所述纳米氧化物为为铜(Cu)、锌(Zn)、锶(Sr)、铝(Al)、硼(B)、铬(Cr)、锆(Zr)、钛(Ti)、锡(Sn)、钒(V)、钼(Mo)、钌(Ru)、铌(Nb)、锑(Sb)、钙(Ca)、钇(Y)的金属氧化物中的一种或多种；所述钠离子层状正极材料前驱体为镍铁锰氢氧化物Ni
x1
Fe
y1
Mn
z1
M
b1
(OH)2，其中，M表示铜元素、锌元素、钛元素或锡元素，x1+y1+z1+b1＝1，x1的取值范围为0
‑
0.35，y1的取值范围为0
‑
0.35，z1的取值范围为0
‑
0.35，b1的取值范围为0
‑
0.2。
[0019]其中，x1的取值范围还可以为0.2
‑
0.35，y1的取值范围还可以为0.2
‑
0.35，z1的取值范围还可以为0.2
‑
0.35。
[0020]在本申请可选的实施例中，步骤S2包括：将所述第一混合物料置于箱式炉中，按照1－3℃/min速度升温至500－800℃后保温4－10小时，得到烧结后的第一块状物料；其中，烧结气氛为空气气氛；步骤S4包括：将所述第二混合物料置于箱式炉中，按照1－3℃/min速度升温至400－600℃后保温2－4小时，再按照1－3℃/min速度升温至800－1000℃后保温10－14小时；其中，烧结气氛为空气气氛。
[0021]在本申请可选的实施例中，步骤S4包括：钠源物料和粉碎后的所述第一块状物料按照摩尔比在0.87：1至1.04：1的范围进行称取后，充分混合得到第二混合物料。
[0022]其中，所述钠源物料包括碳酸钠、氢氧化钠、磷酸钠、氯化钠中的一种或多种。
[0023]在本申请可选的实施例中，由所述改善钠离子层状正极材料表面残碱的方法所制得的所述钠离子层状正极材料的化学式为Na
a2
Ni
x2
Fe
y2
Mn
z2
M
b2
N
c2
O2；
[0024]其中，M表示铜元素、锌元素、钛元素或锡元素；N表示铜(Cu)元素、锌(Zn)元素、锶(Sr)元素、铝(Al)元素、硼(B)元素、铬(Cr)元素、锆(Zr)元素、钛(Ti)元素、锡(Sn)元素、钒(V)元素、钼(Mo)元素、钌(Ru)元素、铌(Nb)元素、锑(Sb)元素、钙(Ca)元素、钇(Y)元素；
[0025]在c2＝0的情况下，x2+y2+z2＝1；在c2≠0的情况下，x2+y2+z2+b2＝1；
[0026]x2的取值范围为0
‑
0.35，y2的取值范围为0
‑
0.35，z2的取值范围为0
‑
0.35，a2的取值范围为0.67
‑
1.1，b2的取值范围为0
‑
0.2，c2的取值范围为0
‑
0.2。
[0027]其中，x2的取值范围也可以为0.2
‑
0.35，y2的取值范围也可以为0.2
‑
0.35，z2的取值范围也可以为0.2
‑
0.35。
[0028]有益效果：
[0029]本申请公开了一种改善钠离子层状正极材料表面残碱的方法，通过不含钠元素的前驱体和纳米氧化物充分混合后进行预烧结，再加入钠源物料进行再次烧结得到少量残碱的钠离子层状正极材料。
[0030]纳米氧化物具有大的金属离子半径，预烧结过程中可以掺杂进入前驱体的体相结构中，增大前驱体的层间间距，使得预烧后的前驱体反应活性更强，从而使得钠源物料可以
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改善钠离子层状正极材料表面残碱的方法，其特征在于，包括：称取钠离子层状正极材料前驱体和纳米氧化物进行充分混合，得到第一混合物料，其中，所述钠离子层状正极材料前驱体不含钠元素；将所述第一混合物料进行预烧结，得到烧结后的第一块状物料；将所述第一块状物料粉碎后，加入钠源物料进行充分混合，得到第二混合物料；将所述第二混合物料进行再次烧结，得到烧结后的第二块状物料；将所述第二块状物料进行粉碎，得到目标粉料；对所述目标粉料进行过筛，将颗粒直径小于预设标准的粉末作为所述钠离子层状正极材料获取。2.根据权利要求1所述的改善钠离子层状正极材料表面残碱的方法，其特征在于，所述钠离子层状正极材料前驱体的颗粒半径为4微米至7微米范围内。3.根据权利要求2所述的改善钠离子层状正极材料表面残碱的方法，其特征在于，所述称取钠离子层状正极材料前驱体和纳米氧化物进行充分混合，得到第一混合物料，包括：所述纳米氧化物和所述钠离子层状正极材料前驱体按照摩尔比在0.001：1至0.01：1的范围进行称取后，充分混合得到第一混合物料。4.根据权利要求3所述的改善钠离子层状正极材料表面残碱的方法，其特征在于，所述纳米氧化物为为铜(Cu)、锌(Zn)、锶(Sr)、铝(Al)、硼(B)、铬(Cr)、锆(Zr)、钛(Ti)、锡(Sn)、钒(V)、钼(Mo)、钌(Ru)、铌(Nb)、锑(Sb)、钙(Ca)、钇(Y)的金属氧化物中的一种或多种；所述钠离子层状正极材料前驱体为镍铁锰氢氧化物Ni
x1
Fe
y1
Mn
z1
M
b1
(OH)2，其中，M表示铜元素、锌元素、钛元素或锡元素，x1+y1+z1+b1＝1，x1的取值范围为0
‑
0.35，y1的取值范围为0
‑
0.35，z1的取值范围为0
‑
0.35，b1的取值范围为0
‑
0.2。5.根据权利要求4所述的改善钠离子层状正极材料表面残碱的方法，其特征在于，x1的取值范围为0.2
‑
0.35，y1的取值范围为0.2
‑
0.35，z1的取值范围为0.2
‑
0.35。6.根据权利要求1所述的改善钠离子层状正极材料表面残碱的方法，其特征在于，所述将所述第一混合物料进行预烧结，得到烧结后的第一块状物料，包括：将所述第一混合物料置于箱式炉中，按照1－3℃/min...

【专利技术属性】
技术研发人员：王正杰，梅京，吴大贝，阮家浩，孙杰，何中林，何健豪，魏义华，高佳慧，
申请(专利权)人：湖北融通高科先进材料集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：