过渡金属层状氧化物钠电池正极材料制造技术

本申请公开了过渡金属层状氧化物钠电池正极材料

【技术实现步骤摘要】
过渡金属层状氧化物钠电池正极材料、制备方法及应用


[0001]本申请涉及电池正极材料
，尤其是涉及过渡金属层状氧化物钠电池正极材料
、
制备方法及应用
。

技术介绍

[0002]在钠离子电池制作过程中起主要作用的是正极材料，目前主要的正极材料可以分为：过渡金属层状氧化物
、
聚阴离子
、
普鲁士蓝材料
。
而过渡金属层状氧化物由于其制备方法简单
、
技术转化容易
、
电压平台高，综合性能优异而成为钠离子电池首选的正极材料
。
[0003]现有技术缺点是目前生产的过渡金属层状氧化物吸水性较高，克容量发挥不稳定，材料的相结构不稳定，导致电池循环性能差
。

技术实现思路

[0004]为了解决上述至少一种技术问题，开发一种吸水性较弱的正极材料用于钠电池的正极制备，本申请提供过渡金属层状氧化物钠电池正极材料
、
制备方法及应用
。
[0005]一方面，本申请提供的一种过渡金属层状氧化物钠电池正极材料，所述正极材料的化学式为
Na
a
Ni
b
Mg
c
Co
d
MnO2,
其中
0.75≤a≤0.9、0.1≤b≤0.75、0.1≤c≤0.25、0.1≤d≤0.4。
[0006]通过采用上述技术方案，制备得到的正极材料吸水性弱，能够有效的降低在制备极片的过程中，正极材料吸水变成果冻状，从而便于后期涂布；并且降低正极材料的吸水量，能够使得正极材料在后期充放电过程中不易发生相结构改变，从而提高正极材料的稳定性
。
[0007]可选的，所述正极材料的原材料包括镍源
、
镁源
、
锰源
、
钴源以及钠源；其中：镍源采用乙酸镍
、
硝酸镍
、
硫酸镍中的一种或多种；和
/
或镁源采用氯化镁
、
硫酸镁
、
硝酸镁中的一种或多种；和
/
或锰源采用硝酸锰
、
乙酸锰
、
硫酸锰
、
草酸锰中的一种或多种；和
/
或钴源采用乙酸钴
、
硫酸钴
、
硝酸钴
、
草酸钴中的一种或多种；和
/
或钠源采用乙酸钠
、
氯化钠
、
硝酸钠
、
硫酸钠中的一种或多种
。
[0008]可选的，所述正极材料的中值粒径
D50
为
1~20
μ
m。
[0009]可选的，所述正极材料为层状
03
型结构
。
[0010]第二方面，本申请还提供上述正极材料的制备方法，包括以下步骤：称取配方量的镍源
、
镁源
、
锰源
、
钴源混合后加入去离子水中，混合得到金属离子浓度在
1.0~2.0mol/L
的盐溶液；将盐溶液
、
沉淀剂以及络合剂混合，得到前驱体材料；将配方量的钠源加入至去离子水中，然后加入前驱体材料，搅拌混合，蒸干水分后得到层状氧化物；将层状氧化物干燥后充分研磨，并煅烧，冷却得到正极材料
。
[0011]通过采用上述制备方法，制备得到的正极材料吸水性弱
、
充放电过程中相稳定性强
。
[0012]可选的，所述沉淀剂为
25~35wt %
的氢氧化钾溶液
。
[0013]可选的，所述络合剂为
5~10mol/L
的氨水溶液，并且在将盐溶液
、
沉淀剂以及络合剂混合得到前驱体材料的过程中，控制氨水浓度始终为
0.25~0.35mol/L
，控制
PH
始终为
10~11。
[0014]可选的，将镍源
、
镁源
、
锰源
、
钴源混合后加入去离子水中，搅拌速度为
300~600r/min、
搅拌时间为
60min
；和
/
或，将盐溶液
、
沉淀剂以及络合剂混合，搅拌速度为
400~600r/min、
搅拌时间为
60min
；和
/
或，加入前驱体材料后，搅拌速度为
400~600r/min、
搅拌时间为
60min。
[0015]可选的，蒸干工序为：
95℃
油浴至水分蒸干；和
/
或，干燥工序为：以
10℃/min
升温速率升温至
115℃
，干燥
15h
；和
/
或，煅烧工序为：以
15
‑
20℃/min
升温速率升温至
600℃
，煅烧
15h。
[0016]第三方面，本申请提供了上述正极材料在钠离子电池领域的应用
。
[0017]通过采用上述正极材料，制备得到的钠离子电池的稳定性号，循环性能优秀
。
[0018]综上所述，本专利技术包括以下至少一种有益技术效果：
1. 本申请制备得到的正极材料的吸水性低；
2. 本申请制备得到的正极材料在充放电过程中，相结构稳定性高
。
具体实施方式
[0019]以下结合实施例对本申请作进一步详细说明
。
[0020]本申请设计了一种过渡金属层状氧化物钠电池正极材料，所述正极材料的化学式为
Na
a
Ni
b
Mg
c
Co
d
MnO2,
其中
0.75≤a≤0.9、0.1≤b≤0.75、0.1≤c≤0.25、0.1≤d≤0.4。
[0021]本申请的正极材料采用以下制备方法制备，包括以下步骤：称取配方量的镍源
、
镁源
、
锰源
、
钴源混合后加入去离子水中，混合得到金属离子浓度在
1.0~2.0mol/L
的盐溶液；将盐溶液
、
沉淀剂以及络合剂混合，得到前驱体材料；将配方量的钠源与前驱体材料混合，蒸干水分后得到层状氧化物；将层状氧化物干燥后充分研磨，并煅烧，冷却得到正极材料
。
[0022]本申请的正极材料在钠离子电池领域的应用
。
[0023]因为在钠离子电池制作过程中起主要作用的是正极材料，而目前主要的正极材料中，过渡金属层状氧化物是钠离子电池优选的正极材料
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种过渡金属层状氧化物钠电池正极材料，其特征在于，所述正极材料的化学式为
Na
a
Ni
b
Mg
c
Co
d
MnO2,
其中
0.75≤a≤0.9、0.1≤b≤0.75、0.1≤c≤0.25、0.1≤d≤0.4。2.
根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述正极材料的原材料包括镍源
、
镁源
、
锰源
、
钴源以及钠源；其中：镍源采用乙酸镍
、
硝酸镍
、
硫酸镍中的一种或多种；和
/
或镁源采用氯化镁
、
硫酸镁
、
硝酸镁中的一种或多种；和
/
或锰源采用硝酸锰
、
乙酸锰
、
硫酸锰
、
草酸锰中的一种或多种；和
/
或钴源采用乙酸钴
、
硫酸钴
、
硝酸钴
、
草酸钴中的一种或多种；和
/
或钠源采用乙酸钠
、
氯化钠
、
硝酸钠
、
硫酸钠中的一种或多种
。3.
根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述正极材料的中值粒径
D50
为1～
20
μ
m。4.
根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述正极材料为层状
03
型结构
。5.
一种权利要求1所述正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：称取配方量的镍源
、
镁源
、
锰源
、
钴源混合后加入去离子水中，混合得到金属离子浓度在
1.0
～
2.0mol/L
的盐溶液；将盐溶液
、
沉淀剂以及络合剂混合，得到前驱体材料；将配方量的钠源加入至去离子...

【专利技术属性】
技术研发人员：马春响，杨前程，陈志平，苏丽访，卓振宇，陈军，
申请(专利权)人：安徽理士新能源发展有限公司，
类型：发明
国别省市：