一种镍铜铁锰四元钠离子正极材料前驱体及其制备方法技术

本发明专利技术一种镍铜铁锰四元钠离子正极材料的前驱体，化学式为：

【技术实现步骤摘要】
一种镍铜铁锰四元钠离子正极材料前驱体及其制备方法


[0001]本专利技术属于钠离子电池材料
，具体而言，涉及一种含铜的钠离子正极材料的前驱体及其制备方法
。
技术背景
[0002]相对于锂离子电池，钠离子电池具有钠盐原材料储量丰富
、
价格低廉的优势，有着广阔的市场应用前景
。
[0003]目前对于钠离子电池来说，由于钠离子半径比锂离子大，导致了钠离子嵌入
、
脱出传输过程相对缓慢，大幅降低了比容量和倍率性能
。
另外较大的离子半径也容易导致充放电过程中的体积膨胀加剧，不仅致使材料结构坍塌，容量降低，而且造成结构不稳定使其安全性能降低
。
[0004]因此为了改善钠离子嵌入
、
脱出导致的容量与倍率性能降低以及晶体结构不稳定使其安全性能差，制备出性能更好的钠离子电池正极材料对于本领域有重要的意义
。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的是提供一种镍铜铁锰四元钠离子正极材料前驱体及其制备方法，具体方案如下：一种镍铜铁锰四元钠离子正极材料前驱体，化学式为
Ni
x
Fe
y
Mn
z
Cu
p
(OH)2，其中，
x+y+z+p=1
，
0.1≤x
＜
0.5
，0＜
y≤0.9
，0＜
z≤0.8
，0＜r/>p≤0.2。
[0006]前驱体
D50
为
5.5
~
6.5um
，粒度径距
0.7
＜（
D90
‑
D10
）
/D50
＜
0.95
，振实密度为
0.90~1.2g/cm3，比表面积为
30~65m2/g
；所述前驱体一次颗粒为均匀的板条状竖立排布，表面疏松，一次粒子的尺寸为
50~200nm。
[0007]一种镍铜铁锰四元钠离子正极材料前驱体的制备方法，包括以下步骤：（1）配制镍铜铁锰混合盐溶液，配制沉淀剂溶液
、
络合剂溶液；（2）在反应釜中用纯水
、
络合剂溶液
、
沉淀剂溶液中的一种或多种配制成反应底液，并向反应体系中通入保护气体；（3）然后，在反应底液中并流通入镍铜铁锰混合盐溶液
、
沉淀剂溶液和络合剂溶液进行共沉淀反应
,
反应进行过程分三个阶段，待生长到目标粒度时停止进液，完成共沉淀反应；三个阶段具体为，第一阶段：粒经
D50
在
2.2um
前
,
反应过程中控制反应体系的温度为
40
～
60℃
，
pH
值为
11.5
～
12.5
，络合剂含量为
0.1
～
5g/L
，搅拌速度为
500
～
900rpm
；第二阶段：粒径
50
在
2.3~4um
时
,
反应过程中控制反应体系的温度为
40
～
60℃
，
pH
值为
10.5
～
11.5
，络合剂含量为
0.1
～
5g/L
，搅拌速度为
300
～
600rpm
；第三阶段：粒径
50
在
4~6um
时
,
反应过程中控制反应体系的温度为
40
～
60℃
，
pH
值为
10
～
11
，络合剂含量为1～
5g/L
，搅拌速度为
300
～
600rpm
；（4）将步骤（3）最终得到的反应浆料进行固液分离，分离得到的固相经洗涤脱水后在
100
‑
200℃
下进行预烧得到
Ni
x
Fe
y
Mn
z
Cu
p
(OH)2前驱体
。
[0008]所述步骤（1）中镍铜铁锰的混合盐溶液浓度为
1.0
‑
2.5mol/L。
[0009]所述步骤（1）中镍铜铁锰的混合盐溶液为硫酸盐
、
氯化盐
、
硝酸盐中的一种或多种
。
[0010]所述步骤（2）中沉淀剂为氢氧化钠
、
氢氧化钾
、
氢氧化锂中的至少一种，其浓度为1‑
8mol/L。
[0011]所述步骤（2）中络合剂为氨水
、
硫酸铵
、
碳酸氢铵中的至少一种，其浓度为1‑
9mol/L。
[0012]与现有技术相比，本专利技术具有以下明显的有益技术效果：本专利技术将镍
、
铜
、
铁
、
锰四种元素通过共沉淀反应制备出镍铜铁锰四元正极材料前驱体，所得四元正极材料前驱体颗粒粒径分布均匀，各种元素分布均匀
。
掺铜的目的是用其能制备出结构稳定的四元正极材料，减少晶界裂纹的产生，提高钠离子电池的倍率性能
。
[0013]本专利技术制备的前驱体形貌疏松，有利于钠离子形成钠离子进出的快速通道
。
使制备的钠离子电池低温性能优良
、
容量较高
、
高倍率充放电
、
提高安全性能
。
本专利技术制备方法简单，工艺流程短，合成效率高，生产成本低，适用于工业化生产
。
附图说明
[0014]图1为实施例1在第一阶段制备得到的四元前驱体材料的
SEM
图
。
[0015]图2为实施例1在第二阶段制备得到的四元前驱体材料
SEM
图
。
[0016]图3为实施例1在第三阶段制备得到的四元前驱体材料
SEM
图
。
具体实施方式
[0017]实施例1一种镍铜铁锰四元钠离子正极材料前驱体的制备方法，步骤如下：（1）用硫酸镍
、
硫酸铜
、
硫酸亚铁和硫酸锰配制总金属浓度为
1.6mol/L
的镍铜铁锰可溶性盐混合溶液，其中镍
、
铜
、
铁
、
锰摩尔比
23
：
10
：
33
：
33
；配制...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种镍铜铁锰四元钠离子正极材料前驱体，其特征在于：化学式为
Ni
x
Fe
y
Mn
z
Cu
p
(OH)2，其中，
x+y+z+p=1
，
0.1≤x
＜
0.5
，0＜
y≤0.9
，0＜
z≤0.8
，0＜
p≤0.2。2.
根据权利要求1所述的一种镍铜铁锰四元钠离子正极材料前驱体，其特征在于：前驱体
D50
为
5.5
~
6.5um
，粒度径距
0.7
＜（
D90
‑
D10
）
/D50
＜
0.95
，振实密度为
0.90~1.2g/cm3，比表面积为
30~65m2/g
；所述前驱体一次颗粒为均匀的板条状竖立排布，表面疏松，一次粒子的尺寸为
50~200nm。3.
一种镍铜铁锰四元钠离子正极材料前驱体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）配制镍铜铁锰混合盐溶液，配制沉淀剂溶液
、
络合剂溶液；（2）在反应釜中用纯水
、
络合剂溶液
、
沉淀剂溶液中的一种或多种配制成反应底液，并向反应体系中通入保护气体；（3）然后，在反应底液中并流通入镍铜铁锰混合盐溶液
、
沉淀剂溶液和络合剂溶液进行共沉淀反应
,
反应进行过程分三个阶段，待生长到目标粒度时停止进液，完成共沉淀反应；三个阶段具体为，第一阶段：粒经
D50
在
2.2um
前
,
反应过程中控制反应体系的温度为
40
～
60℃
，
pH
值为
11.5
～
12.5
，络合剂含量为
0.1
～
5g/L
，搅拌速度为
500
～
900rpm
；第二阶段：粒径
50
在
...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴昭涛，方明，郝培栋，李晓升，邓明，唐嘉梾，
申请(专利权)人：乐普钠电新材料六安有限公司，
类型：发明
国别省市：