一种工艺稳定制备钠离子用镍铁锰三元前躯体的方法技术

本发明专利技术一种工艺稳定制备钠离子用镍铁锰三元前躯体的方法，属于锂电池材料制备技术领域。本发明专利技术包括如下步骤：

【技术实现步骤摘要】
一种工艺稳定制备钠离子用镍铁锰三元前躯体的方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池制备
，一种工艺稳定制备钠离子用镍铁锰三元前躯体的方法。

技术介绍

[0002]储能在国家战略需求布局中对国家能源结构优化、国家电网安全运行起到核心与支柱的作用。大规模储能技术是新能源推广和能源革命的基础，是国家能源战略需求布局的重要组成部分，对国家能源结构优化和电网安全稳定运行而言具有重要作用。
[0003]目前电化学储能技术有锂离子电池、钠离子电池、铅蓄电池和钠硫电池等。Na与Li同一主族,且两者的物理化学性质相似。Na丰度高，储量非常丰富，而且钠资源分布于全球各地，完全不受地域限制。开发钠离子电池可避免由资源短缺导致的发展瓶颈问题。因此钠离子电池被认为是大规模储能领域的变革性技术，其产业化前景相当乐观，具有重要的经济价值和战略意义。
[0004]目前，层状过渡金属氧化物因其具有较高的容量和优异的循环性能而备受关注；其中最具代表性的镍铁锰三元材料更是其中研究较成熟的一种。
[0005]专利CN115188958A介绍了一种用于钠离子电池的铜铁锰三元材料的制备方法。其将铜、铁、锰的氯化物配制成溶液与甘油进行水热反应得到碳酸盐前驱体，再进行预烧得到氧化物，最后与碳酸钠混合高温烧结得到铜铁锰酸钠正极材料。此方法存在的问题是采用氯化物，对后期设备要求高，同时步骤繁琐，不适合工业化生产。
[0006]专利CN115196691A介绍了一种钠离子电池用镍铁锰前驱体的制备方法。与传统的锂离子用镍钴锰三元前驱体方法类似，通过高ph造核与低ph生长的方法，制备镍铁锰三元前躯体。因亚铁离子在ph高的环境下极易发生氧化反应，单纯地惰性气体保护很难做到完全避免氧化，而浆料氧化后，会造成共沉淀反应失去控制，颗粒滞涨，造成生产批次不稳定。
[0007]为了解决镍铁锰前驱体制备过程易氧化以及氨水不与铁离子形成络合物造成三种元素难以共同沉淀的问题，本专利技术提供一种工艺稳定制备钠离子用镍铁锰三元前躯体的方法。
[0008]本专利技术先进性主要体现在：1.调节亚铁盐溶液ph，低ph下亚铁离子不易氧化，有效避免因原料氧化造成反应釜内浆料氧化；2.将亚铁盐与络合剂配制成混合溶液，提前对亚铁离子进行络合，解决铁离子不与氨水形成络合物导致无法共沉淀的问题；3.用氨气代替常规的惰性气体保护，氨气回收循环再利用，降低生产成本同时生产过程更加稳定。

技术实现思路

[0009]本专利技术希望提供一种工艺稳定制备钠离子用镍铁锰三元前躯体的方法。该制备方法过程控制稳定，具有球形多孔结构且具有很大的成本优势；通式为（Ni
x
Fe
y
Mn
z
）OH2，其中0＜x≤5，y＞0，z＞0，x+y+z=1。具体方案如下：一种工艺稳定制备钠离子用镍铁锰三元前躯体的方法，具体制备方法有以下步
骤：（1）将硫酸镍、硫酸锰溶于纯水，形成金属盐混合溶液A；（2）将铁源与络合剂配制成混合溶液B，并向溶液中加入适量稀硫酸调节ph；（3）反应釜中配置底液，将混合溶液A、B、氢氧化钠溶液并流进反应釜，同时向反应釜中通入保护性气体；保持釜内温度恒定，调节ph和釜内氨浓度，其中釜内氨浓度为2
‑
10g/L；进行共沉淀反应，得到镍铁锰三元前驱体浆料；对浆料进行陈化、离心、洗涤、烘干，得到镍铁锰三元前躯体；所述的镍铁锰三元前驱体通式为（Ni
x
Fe
y
Mn
z
）OH2，其中0＜x≤5，y＞0，z＞0，x+y+z=1。
[0010]步骤（2）所述的铁源是硫酸亚铁、氯化亚铁、硝酸亚铁、草酸亚铁中的一种或几种。进一步的作为优选铁源是硫酸亚铁。
[0011]步骤（2）所述的络合剂是EDTA、EDTA
‑
2Na、柠檬酸、柠檬酸钠中的一种或几种。进一步的作为优选络合剂是EDTA
‑
2Na。
[0012]步骤（2）所述的铁离子浓度为0.5
‑
1.5mol/L，络合剂浓度为1
‑
10g/L。
[0013]步骤（2）所述ph调节为1
‑
5。
[0014]步骤（3）所述的保护性气体是氨气。
[0015]步骤（3）所述的釜内氨浓度为5
‑
10g/L。
[0016]步骤（1）镍锰金属质量比为20:40。
[0017]步骤（3）釜内温度为40
‑
70℃，PH为11.3
‑
11.8。
[0018]本专利技术所提供的制备方法，可以有效的解决镍铁锰前驱体在制备过程在浆料氧化造成的颗粒滞涨，形貌差的问题；同时通过氨气代替氮气，氨气进入反应釜后一部分溶于水形成氨水，更容易分散，氨浓度更容易控制，同时节约氮气成本，溢出的氨气可以进行循环再利用。
附图说明
[0019]图1为实施例1制备的镍锰三元前驱体扫描电镜图；图2为实施例1制备的镍铁锰三元前驱体粒度分布图。
具体实施方式
[0020]为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例对本专利技术做进一步的说明。
[0021]实施例1按照镍锰金属比（质量）20:40 分别称取硫酸镍、硫酸锰，溶于纯水，配制成1.5mol/L的混合金属盐溶液A。配置1mol/L的硫酸亚铁溶液B，同时按照2g/L的浓度加入EDTA
‑
2Na，同时滴加稀硫酸调节溶液ph为3；在50L反应釜中加入35L纯水和氢氧化钠溶液至ph为11.5，向反应釜中持续通入氨气至底液氨浓度为5g/L；将混合溶液A、B、氢氧化钠溶液按照设定的流量，并流进反应釜，测量釜内氨浓度，通过调节氨气的流量，维持釜内氨浓度为5g/L；保持反应釜内温度恒定50℃，在线系统自动控制氢氧化钠流量调节ph为11.3，使颗粒均匀生长，待颗粒生长至目标粒度6.0μm，对浆料进行陈化、离心、洗涤、烘干，得到镍铁锰三元前躯体。
[0022]实施例2
按照镍锰金属比20:40 分别称取硫酸镍、硫酸锰，溶于纯水，配制成1.8mol/L的混合金属盐溶液A。配置1mol/L的硫酸亚铁溶液B，同时按照3g/L的浓度加入EDTA
‑
2Na，同时滴加稀硫酸调节溶液ph为3；在50L反应釜中加入35L纯水和氢氧化钠溶液至ph为11.5，向反应釜中持续通入氨气至底液氨浓度为5g/L；将混合溶液A、B、氢氧化钠溶液按照设定的流量，并流进反应釜，测量釜内氨浓度，通过调节氨气的流量，维持釜内氨浓度为5g/L；保持反应釜内温度恒定50℃，在线系统自动控制氢氧化钠流量调节ph为11.5，使颗粒均匀生长，待颗粒生长至目标粒度6.0μm，对浆料进行陈化、离心、洗涤、烘干，得到镍铁锰三元前躯体。
[0023]实施例3按照镍锰金属比20:40 分别称取硫酸镍、硫酸锰，溶于纯水，配制成2.0mol/L的混合金属盐溶液A。配置1mol/L的硫酸亚铁溶液B，同时按照5g/L本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工艺稳定制备钠离子用镍铁锰三元前躯体的方法，其特征在于，具体制备方法有以下步骤：（1）将硫酸镍、硫酸锰溶于纯水，形成金属盐混合溶液A；（2）将铁源与络合剂配制成混合溶液B，并向溶液中加入稀硫酸调节ph；（3）反应釜中配置底液，将混合溶液A、B、氢氧化钠溶液并流进反应釜，同时向反应釜中通入保护性气体；保持釜内温度恒定，调节ph和釜内氨浓度，其中釜内氨浓度为2
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10g/L；进行共沉淀反应，得到镍铁锰三元前驱体浆料；对浆料进行陈化、离心、洗涤、烘干，得到镍铁锰三元前躯体；所述的镍铁锰三元前驱体通式为（Ni
x
Fe
y
Mn
z
）OH2，其中0＜x≤5，y＞0，z＞0，x+y+z=1。2.根据权利要求1所述的一种工艺稳定制备钠离子用镍铁锰三元前躯体的方法，其特征在于：步骤（2）所述的铁源是硫酸亚铁、氯化亚铁、硝酸亚铁、草酸亚铁中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的一种工艺稳定制备钠离子用镍铁锰三元前躯体的方法，其特征在于：步骤（2）所述的络合剂是EDTA、EDTA
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2...

【专利技术属性】
技术研发人员：许益伟，方明，唐嘉梾，任柯柯，郝培栋，李晓升，王博，邓明，郑红，
申请(专利权)人：乐普钠电上海技术有限公司，
类型：发明
国别省市：