钠离子电池及其铁基多元正极材料和前驱体与制备方法技术

本发明专利技术公开了一种钠离子电池及其铁基多元正极材料和前驱体与制备方法，属于电池技术领域。该铁基多元正极材料前驱体的制备包括：将底液、沉淀剂溶液、络合剂溶液及金属盐水溶液反应，待物料生长粒度达到预设值，停止加料；底液中氨的浓度为1.5g/L

【技术实现步骤摘要】
钠离子电池及其铁基多元正极材料和前驱体与制备方法


[0001]本专利技术涉及电池
，具体而言，涉及一种钠离子电池及其铁基多元正极材料和前驱体与制备方法。

技术介绍

[0002]铁基层状金属氧化物由于成本低、比容量高等优点已成为一种常见的钠离子电池正极材料。传统的层状金属氧化物正极材料制备方法为高温固相法，但该法存在制备成本高、颗粒形貌难以控制、元素分布均匀性差等问题。共沉淀法作为一种工业上常见的材料制备方法，具有颗粒尺寸及形貌易于控制、均一程度高、成本低等优点，已被广泛用于制备诸如三元镍钴锰氢氧化物前驱体等材料。
[0003]铁基钠电层状金属氧化物前驱体主要由铁、镍、锰、铜、钛、锂等金属元素构成，由于应用场景不同，可分为不同元素(如铁锰、镍铁锰、锂镍铁锰、镍铜铁锰等)、不同元素比例(如镍铁锰111、镍铁锰244、镍铁锰325等)、不同粒度(如3μm、5μm、6μm、9μm等)组成的氢氧化物前驱体。
[0004]在铁基共沉淀体系中，铁与其它金属元素(如镍、锰、铜、钛、镁等)氢氧化物的溶度积以及二价铁离子<br/>‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁基多元正极材料前驱体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：合成晶种阶段：将底液、沉淀剂溶液、络合剂溶液以及与前驱体分子式对应的金属盐水溶液反应，待物料生长粒度达到预设值，停止加入金属盐水溶液、沉淀剂溶液和络合剂溶液；其中，所述铁基多元正极材料前驱体的分子式为A
x
B
y
Fe
z
C
w
(OH)2，0≤x≤0.6，0≤y≤0.5，0.1≤z≤0.6，0.1≤w≤0.75，x+y+z+w＝1；A包括Mg、Li、Ti、Co和Ni中的至少一种，B包括Cu、Zn、Zr、Y和Al中的至少一种，C包括Mn、V、Cr和La中的至少一种；所述底液中氨的浓度为1.5g/L
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16g/L，所述底液的pH值为9.5
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12；所述沉淀剂溶液控制晶种合成过程中体系的pH值范围为9.5
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12，所述沉淀剂溶液中的沉淀剂包括氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氨以及碳酸氢铵中的至少一种；所述络合剂溶液控制晶种合成过程中体系的氨浓度为0g/L
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16g/L，所述络合剂溶液中的络合剂包括氨水；反应温度为30℃
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70℃。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，合成晶种阶段还包括以下特征中的至少一种：特征一：所述金属盐水溶液中金属离子与所述沉淀剂溶液中沉淀剂的摩尔浓度比为1:1.4
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4；可选地，所述沉淀剂包括氢氧化钠；特征二：所述金属盐水溶液中金属离子的总浓度为1.8mol/L
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2.5mol/L；特征三：所述沉淀剂溶液的浓度为2.5mol/L
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10mol/L，可选地，所述沉淀剂包括氢氧化钠；特征四：所述络合剂溶液包括氨水溶液，所述氨水溶液的质量分数为10％
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20％；可选地，所述络合剂溶液还包括EDTA溶液、柠檬酸钠溶液、柠檬酸铵溶液和酒石酸钾钠溶液中的至少一种；特征五：所述金属盐水溶液的流量为20mL/min
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80mL/min；特征六：所述络合剂溶液的流速为0mL/min
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50mL/min；特征七：合成晶种过程是在搅拌条件下进行；特征八：合成晶种过程中通入有保护气体；特征九：合成晶种的投料时间为2h
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10h；特征十：晶种合成结束时对应的颗粒中值粒径D
50
为1.5μm
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6μm。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述底液包括氨水与清水；可选地，所述底液还包括氢氧化钠；可选地，所述底液中所含的清水的体积为反应容器的体积的20％
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50％；可选地，所述底液中所含的氨水的体积为清水的体积的2％
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4％；可选地，当所述底液中含有氢氧化钠时，氢氧化钠的水溶液用于控制底液的pH到预设值；和/或，所述金属盐水溶液为金属硫酸盐水溶液、金属氯化盐水溶液或金属硝酸盐水溶液；可选地，金属盐中金属元素价态为二价；和/或，搅拌转速为300rpm
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650rpm；和/或，保护气体流量≥20L/h。
4.根据权利要求1
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3任一项所述的制备方法，其特征在于，合成晶种阶段之后，还包括晶种生长阶段：继续投料所述金属盐水溶液、所述沉淀剂溶液以及所述络合剂溶液以使晶种继续生长直至预设值；其中，所述沉淀剂溶液控制晶种生...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫仑仑，张克军，邹争光，赵朗，熊铜兴，周恩娄，刘人生，
申请(专利权)人：衢州华友钴新材料有限公司浙江华友钴业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：