铌包覆型镍铁锰钠离子电池用前驱体制备方法技术

本发明专利技术属于电极材料技术领域。本发明专利技术提供一种铌包覆型镍铁锰钠离子电池用前驱体制备方法。该方法通过铌酸溶液与前驱体材料即镍铁锰共同作用形成包覆层。与现有技术相比，本发明专利技术在包覆铌时，镍铁锰溶液与铌酸溶液同时加入，包覆层除了含有氢氧化铌外，还含有镍铁锰的氢氧化物，形成的混合包覆层更加稳定和紧密。包覆后的前驱体与不包覆的前驱体相比，电池的容量、循环性以及倍率性能，电池的安全性、快充性，耐用性均可提高。耐用性均可提高。

【技术实现步骤摘要】
铌包覆型镍铁锰钠离子电池用前驱体制备方法


[0001]本专利技术属于电极材料
，尤其涉及一种铌包覆型镍铁锰钠离子电池用前驱体制备方法。

技术介绍

[0002]随着能源危机和环境污染的不断加剧，节能环保有关行业的发展被高度重视。以致于汽车逐步向电动化转化。但电池作为电动汽车的核心部件，需求量巨大，电池成本占了汽车成本的近40％。因此成本竞争成为了行业发展绕不开的主体。同时，我国又是一个锂资源和钴资源相对贫乏的国家，但我国钠资源相当丰富，而且价格低廉，因此价格低廉的钠离子电池便备受国家关注，为此国家工信部在回复委员提案《关于在我国大力发展钠离子电池的提案》时表示：高性价比的钠离子电池有望成为锂离子电池的重要补充。
[0003]由于碳酸钠资源丰富，钠电原材料具备成本优势，同时供应充足，未来供应连会更加安全。加上国家政策层面的重视，各方投入研发使钠电发展迅速，未来首选取代铅酸电池，逐步应用于电动两轮车及储能领域，市场潜力巨大。
[0004]但当下对钠电发展最致命的问题是由于钠离子半径相对较锂离子半径大，导致了钠离子在正极中嵌入/脱嵌阻力很大，导致了容量损失较大。此外，在钠离子嵌入/脱嵌过程中还容易导致正极内部结构的变化，进一步影响了电池容量的损失。同时在钠离子嵌入/脱嵌过程中还容易发生电解液也正极发生副反应的因素，进一步降低了电池的循环寿命。虽然专利CN202111500787和CN202211325451能改善电池安全性问题以及循环问题，但并不能彻底改善钠离子电池普遍容量偏低以及耐高温问题。
[0005]申请号为202210514181.4，名称为“铌包覆镍钴锰三元前驱体及制备方法及应用”的专利申请公开的技术方案是将镍钴锰三元前驱体表面包覆氢氧化铌。但是该方案在包覆氢氧化铌的过程为“将过渡金属离子溶液、氨水溶液使用蠕动泵加入到反应釜中，流速均为1～3ml/min，保持反应釜内温度为50～60℃，搅拌器转速为600～1000rpm/min，调控氢氧化钠溶液的流速，保持溶液pH值为10.5～11。过渡金属离子溶液进料完毕之后，草酸铌溶液以1～3ml/min速率进料”。由于氢氧化铌自身的性质很难包覆，因此，采用该方式的包覆层不稳定也不紧密，甚至含铌化合物还会单独成核。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，有必要提供一种容易包覆且包覆紧密的铌包覆型镍铁锰钠离子电池用前驱体制备方法。
[0007]一种铌包覆型镍铁锰钠离子电池用前驱体制备方法包括以下步骤：
[0008]步骤S1：配置原料：
[0009]配置预定浓度的镍铁锰盐混合溶液待用；
[0010]配置预定浓度的氨水做络合剂待用；
[0011]配置预定浓度的氢氧化钠溶液做沉淀剂待用；
[0012]配置预定浓度的铌酸溶液待用；
[0013]步骤S2：配置底液：
[0014]在反应釜中加入纯水，开启搅拌，并向反应釜中通入保护气体，以排出纯水中的氧气；加热纯水，当纯水温度为50摄氏度时，开始向纯水内加入预定量的氨水、氢氧化钠和乙醇溶液配置成底液，底液的PH为11.5
‑
12.2；氨浓度为0.05
‑
0.8mol/L；
[0015]步骤S3：制备前驱体：将步骤S1配置好的镍铁锰盐混合溶液、氨水、氢氧化钠溶液并流流入反应釜内，与步骤S2配置的底液进行混合，镍铁锰盐混合溶液、氨水、氢氧化钠溶液的流速分别为10
‑
50ml/min，流入后混合液体的PH控制在10.5
‑
11.6，直至形成粒度大于3.7um的前驱体；
[0016]步骤S4：包覆氢氧化铌：将步骤S1配置好的铌酸溶液以及预定量的氢氧化钠溶液并流流入到反应釜中，流速分别为10
‑
50ml/min，同时，将步骤S1配置好的镍铁锰盐混合溶液并流流入到反应釜中，流速为5
‑
30ml/min，流入后混合液体的PH为8.5
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9.5，当前驱体中的铌的质量分数达到1％时，包覆完成。
[0017]有益效果：与现有技术相比，本专利技术在包覆铌时，镍铁锰溶液与铌酸溶液同时加入，包覆层除了含有氢氧化铌外，还含有镍铁锰的氢氧化物，形成的混合包覆层更加稳定和紧密。包覆后的前驱体与不包覆的前驱体相比，电池的容量、循环性以及倍率性能，电池的安全性、快充性，耐用性均可提高。
附图说明
[0018]图1为不包覆氢氧化铌的前驱体的电镜图。
[0019]图2为采用现有技术包覆氢氧化铌的前驱体的电镜图。
[0020]图3为采用本专利技术的铌包覆型镍铁锰钠离子电池用前驱体制备方法制备出的混合包覆层的前驱体的电镜图。
[0021]图4为按照分散剂的量加入酒精生成的共沉淀的效果图。
[0022]图5为按照抗氧化剂的量加入酒精生成的共沉淀的效果图。
具体实施方式
[0023]以下将结合具体实施例对本专利技术的铌包覆型镍铁锰钠离子电池用前驱体制备方法予以说明。
[0024]铌包覆型镍铁锰钠离子电池用前驱体制备方法包括以下步骤：
[0025]步骤S1：配置原料：
[0026]配置预定浓度的镍铁锰盐混合溶液待用；
[0027]配置预定浓度的氨水做络合剂待用；
[0028]配置预定浓度的氢氧化钠溶液做沉淀剂待用；
[0029]配置预定浓度的铌酸溶液待用；
[0030]步骤S2：配置底液：
[0031]在反应釜中加入纯水，开启搅拌，并向反应釜中通入保护气体，以排出纯水中的氧气；加热纯水，当纯水温度为50摄氏度时，开始向纯水内加入预定量的氨水、氢氧化钠和乙醇溶液配置成底液，底液的PH为11.5
‑
12.2；氨浓度为0.05
‑
0.8mol/L；
[0032]步骤S3：制备前驱体：将步骤S1配置好的镍铁锰盐混合溶液、氨水、氢氧化钠溶液并流流入反应釜内，与步骤S2配置的底液进行混合，镍铁锰盐混合溶液、氨水、氢氧化钠溶液的流速分别为10
‑
50ml/min，流入后混合液体的PH控制在10.5
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11.6，直至形成粒度大于3.7um的前驱体；
[0033]步骤S4：包覆氢氧化铌：将步骤S1配置好的铌酸溶液以及预定量的氢氧化钠溶液并流流入到反应釜中，流速分别为10
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50ml/min，同时，将步骤S1配置好的镍铁锰盐混合溶液并流流入到反应釜中，流速为5
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30ml/min，流入后混合液体的PH为8.5
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9.5，当前驱体中的铌的质量分数达到1％时，包覆完成。
[0034]需要解释的是，在上述步骤S4中，铌酸溶液、氢氧化钠溶液、镍铁锰盐混合溶液是同时加入到反应釜中，但是铌酸溶液与氢氧化钠溶液的流速相同，均为10
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50ml/min，镍铁锰盐混合溶液的流速为5
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30ml/min。流速会影响本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铌包覆型镍铁锰钠离子电池用前驱体制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1：配置原料：配置预定浓度的镍铁锰盐混合溶液待用；配置预定浓度的氨水做络合剂待用；配置预定浓度的氢氧化钠溶液做沉淀剂待用；配置预定浓度的铌酸溶液待用；步骤S2：配置底液：在反应釜中加入纯水，开启搅拌，并向反应釜中通入保护气体，以排出纯水中的氧气；加热纯水，当纯水温度为50摄氏度时，开始向纯水内加入预定量的氨水、氢氧化钠和乙醇溶液配置成底液，底液的PH为11.5
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12.2；氨浓度为0.05
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0.8mol/L；步骤S3：制备前驱体：将步骤S1配置好的镍铁锰盐混合溶液、氨水、氢氧化钠溶液并流流入反应釜内，与步骤S2配置的底液进行混合，镍铁锰盐混合溶液、氨水、氢氧化钠溶液的流速分别为10
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50ml/min，流入后混合液体的PH控制在10.5
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11.6，直至形成粒度大于3.7um的前驱体；步骤S4：包覆氢氧化铌：将步骤S1配置好的铌酸溶液以及预定量的氢氧化钠溶液并流流入到反应釜中，流速分别为10
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50ml/min，同时，将步骤S1配置好的镍铁锰盐混合溶液并流流入到反应釜中，流速为5
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【专利技术属性】
技术研发人员：孙磊，刘飞，杨永生，郭淑珍，王耀玺，徐明，
申请(专利权)人：宁夏中色金辉新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：