本发明专利技术涉及一种含铜氢氧化物前驱体的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：混合络合铜溶液、混合盐溶液、沉淀剂溶液、络合剂溶液与底液，进行反应，维持反应体系的pH值为9至10.5，反应结束后进行固液分离、洗涤与干燥，得到所述含铜氢氧化物前驱体；所述络合铜溶液为铜源与络合剂的混合液；络合铜溶液中的络合剂包括三乙醇胺、乙醇胺或乳酸中的任意一种或至少两种的组合。所述制备方法通过调节络合铜溶液的组成以及制备工艺，能够使Cu元素与其它过渡金属元素共沉淀形成元素分布均匀的氢氧化物前驱体。物前驱体。物前驱体。
【技术实现步骤摘要】
一种含铜氢氧化物前驱体及其制备方法与应用
[0001]本专利技术属于电池
，涉及一种前驱体，尤其涉及一种含铜氢氧化物前驱体及其制备方法与应用。
技术介绍
[0002]锂离子电池(LIB)在便携式电子设备中广泛应用，且能够用于为混合动力电动汽车等大型设备供电，具有类似工作机制的钠离子电池(NIB)已被证明能够作为大规模储能系统的理想替代品。
[0003]钠离子电池具有如下优点：地壳中的钠资源丰富；高性能的钠离子电池正极材料可以仅使用廉价或锰、铁等非关键过渡金属进行制造，能够降低钠离子电池的制备成本。
[0004]层状氧化物正极材料为钠离子电池正极材料中的一种，其结构与锂离子电池中的三元正极材料相同，而且可以使用在锂离子电池中没有电化学活性的Cu元素，但Cu(OH)2的溶度积常数(KSP)与其他过渡金属氢氧化物相差较大，难以进行共沉淀。
[0005]例如，CN115911331A公开了一种低镍铜锰基钠离子电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：将镍源、锰源、铜源、碳酸盐沉淀络合剂通过改进的共沉淀反应得到碳酸盐前驱体，将碳酸盐前驱体与碳纳米管混合均匀后再加入钠源，将混合物煅烧得到正极材料。其通过铜的引入扩大了钠离子的传输通道，使所得正极材料具有良好的电子导电率，提高了放电比容量，但并未解决共沉淀过程中铜元素分布不均的问题。
[0006]CN109817970A公开了一种单晶钠离子电池电极材料及其制备方法，该制备方法包括如下步骤：将铁盐、锰盐和M盐的混合水溶液、沉淀剂、络合剂和分散剂混合反应后，获得电池电极材料前驱体；将前驱体和钠盐混合，烧结，冷却，即得单晶钠离子电池电极材料，其中M为Ni、Cu、Al、Mg、Co、Cr、Ti、Al元素中的一种或多种。其所得电极材料为大颗粒片状单晶结构，但并未对共沉淀过程中如何实现Cu元素的均匀分布进行改进。
[0007]CN114988481A公开了一种钠离子电池正极材料前驱体，化学式为Cu
x
Fe
y
Mn1‑
x
‑
y
(OH)2，制备方法包括：配制Cu盐和Mn盐的第一混合溶液；配制氢氧化钠或氢氧化钾溶液作为沉淀剂；配制第一络合剂溶液；配制Fe盐与第二络合剂的第二混合溶液；配制添加剂溶液；向反应釜中加入纯水、沉淀剂和第一络合剂溶液配成底液；通入保护气体，将第一混合溶液、第二混合溶液、沉淀剂、第一络合剂溶液、添加剂溶液加入釜中共沉淀；将产物经压滤、洗涤、干燥得到疏松多孔的钠离子电池正极材料前驱体。其通过添加剂的使用使所得前驱体为疏松片状交联结构，但同样不涉及对前驱体中Cu元素均匀分布的改进。
[0008]对此，需要提供一种使Cu元素能够与其它过渡金属元素共沉淀，且Cu元素在前驱体中均匀分布的含铜氢氧化物前驱体及其制备方法与应用。
技术实现思路
[0009]本专利技术的目的在于提供一种含铜氢氧化物前驱体及其制备方法与应用，所述制备方法通过调节络合铜溶液的组成以及制备工艺，能够使Cu元素与其它过渡金属元素共沉淀
形成元素分布均匀的氢氧化物前驱体。
[0010]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0011]第一方面，本专利技术提供了一种含铜氢氧化物前驱体的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0012]混合络合铜溶液、混合盐溶液、沉淀剂溶液、络合剂溶液与底液，进行反应，维持反应体系的pH值为9至10.5，反应结束后进行固液分离、洗涤与干燥，得到所述含铜氢氧化物前驱体；
[0013]所述络合铜溶液为铜源与络合剂的混合液；络合铜溶液中的络合剂包括三乙醇胺、乙醇胺或乳酸中的任意一种或至少两种的组合。
[0014]本专利技术提供的制备方法，通过控制络合铜溶液的组成以及调整反应条件，使共沉淀制备含铜氢氧化物前驱体使，使Cu元素能够与其他过渡金属元素共沉淀形成元素分布均匀的氢氧化物，以利于提高所得含铜氢氧化物前驱体的电化学性能。
[0015]优选地，所述络合铜溶液中，铜的摩尔浓度为2mol/L至4mol/L。
[0016]优选地，所述铜源包括硝酸铜、硫酸铜或氯化铜中的任意一种或至少两种的组合。
[0017]优选地，所述络合铜溶液中，络合剂的浓度为0.1mol/L至0.4mol/L。
[0018]优选地，所述混合盐溶液为镍源、铁源与锰源的混合盐溶液，其中金(属离子的总浓度为2mol/L至4mol/L。
[0019]优选地，所述混合盐溶液中，镍、铁与锰的摩尔比为x:y:(1
‑
x
‑
y
‑
z)，其中x的取值范围为0.01至0.35，y的取值范围为0.1至0.34，z的取值范围为0.05至0.4。
[0020]优选地，所述镍源包括硝酸镍、硫酸镍或氯化镍中的任意一种或至少两种的组合。
[0021]优选地，所述铁源包括硫酸亚铁和/或氯化亚铁。
[0022]优选地，所述锰源包括硝酸锰、硫酸锰或氯化锰中的任意一种或至少两种的组合。
[0023]优选地，所述沉淀剂溶液包括氢氧化钠溶液和/或氢氧化钾溶液。
[0024]优选地，所述沉淀剂溶液的浓度为1.8mol/L至2.2mol/L。
[0025]优选地，所述络合剂溶液中的络合剂包括氨水、草酸或草酸钠中的任意一种或至少两种的组合。
[0026]优选地，所述络合剂溶液中的络合剂浓度为0.28mol/L至0.32mol/L。
[0027]优选地，所述底液为水、氢氧化钠以及络合剂的混合溶液；底液中的络合剂组成与络合剂溶液中的络合剂组成相同。
[0028]优选地，所述底液中的络合剂浓度为0.01mol/L至0.3mol/L。
[0029]优选地，所述底液的pH值为10.8至11.8。
[0030]优选地，所述络合铜溶液与混合盐溶液的流量比为1:1.5至1:19。
[0031]优选地，所述反应在保护气氛条件下进行。
[0032]优选地，所述反应的温度为20℃至40℃。
[0033]优选地，所述反应在搅拌条件下进行，搅拌的转速为200r/min至400r/min。
[0034]优选地，所述反应的时间为50h至100h。
[0035]作为第一方面所述制备方法的优选技术方案，所述制备方法包括如下步骤：
[0036]混合络合铜溶液、混合盐溶液、沉淀剂溶液、络合剂溶液与底液，200r/min至400r/min的搅拌条件下进行反应，反应的温度为20℃至40℃、时间为50h至100h，且反应时维持反
应体系的pH值为9至10.5，络合剂浓度为0.01mol/L至0.3mol/L，反应结束后进行固液分离、洗涤与干燥，得到所述含铜氢氧化物前驱体；
[0037]所述络合铜溶液为铜源与络合剂的混合液，其中铜的摩尔浓度为2mol/L至4mol/L，络合剂的浓度为0.1mol/L至0.4mol/L；络合铜溶液中的络合剂包括三本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种含铜氢氧化物前驱体的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：混合络合铜溶液、混合盐溶液、沉淀剂溶液、络合剂溶液与底液，进行反应，维持反应体系的pH值为9至10.5，反应结束后进行固液分离、洗涤与干燥，得到所述含铜氢氧化物前驱体；所述络合铜溶液为铜源与络合剂的混合液；络合铜溶液中的络合剂包括三乙醇胺、乙醇胺或乳酸中的任意一种或至少两种的组合。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述络合铜溶液中，铜的摩尔浓度为2mol/L至4mol/L；优选地，所述铜源包括硝酸铜、硫酸铜或氯化铜中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述络合铜溶液中，络合剂的浓度为0.1mol/L至0.4mol/L。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述混合盐溶液为镍源、铁源与锰源的混合盐溶液，其中金属离子的总浓度为2mol/L至4mol/L；优选地，所述混合盐溶液中，镍、铁与锰的摩尔比为x:y:(1
‑
x
‑
y
‑
z)，其中x的取值范围为0.01至0.35，y的取值范围为0.1至0.34，z的取值范围为0.05至0.4。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述镍源包括硝酸镍、硫酸镍或氯化镍中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述铁源包括硫酸亚铁和/或氯化亚铁；优选地，所述锰源包括硝酸锰、硫酸锰或氯化锰中的任意一种或至少两种的组合。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述沉淀剂溶液包括氢氧化钠溶液和/或氢氧化钾溶液；优选地，所述沉淀剂溶液的浓度为1.8mol/L至2.2mol/L；优选地，所述络合剂溶液中的络合剂包括氨水、草酸或草酸钠中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述络合剂溶液中的络合剂浓度为0.28mol/L至0.32mol/L。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述底液为水、氢氧化钠以及络合剂的混合溶液；底液中的络合剂组成与络合剂溶液中的络合剂组成相同；优选地，所述底液中的络合剂浓度为0.01mol/L至0.3mol/L；优选地，所述底液的pH值为10.8至11.8。7.根据权利要求1
‑
6任一项所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：张坤，贾冬鸣，李聪，许开华，薛晓斐，段少强，
申请(专利权)人：格林美股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。