【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钠离子电池，特别是涉及镍铁锰前驱体及其制备方法和应用。
技术介绍
1、钠离子电池因钠资源储量丰富而具备明显的成本优势，使其成为一种极具发展潜力的电化学储能系统，但是，目前钠离子电池的能量密度普遍较差。而由于正极材料在前驱体的组分、形貌、粒径、振实密度等方面具有很好的继承性，因此，有望通过提高前驱体的振实密度来提高电池的体积能量密度，进而实现钠离子电池的大规模实用化。
2、目前，前驱体的制备主要有共沉淀法、高温固相法、溶胶凝胶法、喷雾热解法以及水热法等，其中共沉淀法因设备简单，操作容易，产品中有效成分可达到分子、原子级均匀混合而广泛应用于生产当中。但是，采用共沉淀法合成镍铁锰前驱体时，由于ni2+、fe2+和mn2+的沉淀平衡常数均相差较大，其中fe2+沉淀较快，导致晶体一次粒子片薄、比较疏松，振实密度低。因此，若要制备一种振实密度高的镍铁锰前驱体依然存在一定的难度。
技术实现思路
1、基于此，有必要针对上述问题，提供一种镍铁锰前驱体及其制备方法和应用，所述制备方法能够得到振实密度高的镍铁锰前驱体，用于制备钠离子电池的正极材料时能够显著提高钠离子电池的能量密度。
2、根据本专利技术的第一方面，提供了一种镍铁锰前驱体的制备方法，包括以下步骤：
3、采用亚铁盐、镍盐和锰盐配置得到金属盐溶液，以及，采用氨溶液、第一碱液和水配制得到底液；
4、将所述金属盐溶液、第二碱液和氨水加入所述底液中进行共沉淀反应，当产物的d50粒径达到目标
5、其中，所述共沉淀反应包括第一反应阶段、第二反应阶段和第三反应阶段，所述第一反应阶段的氨值小于所述第二反应阶段的氨值，所述第一反应阶段的氨值小于所述第三反应阶段的氨值，所述第三反应阶段的ph值小于所述第一反应阶段的ph值，所述第三反应阶段的ph值小于所述第二反应阶段的ph值。
6、在其中一个实施例中，所述共沉淀反应至少满足以下条件中的至少一个：
7、(1)所述第一反应阶段的氨值小于或等于12g/l；
8、(2)所述第二反应阶段的氨值大于或等于12g/l；
9、(3)所述第三反应阶段的氨值大于或等于12g/l；
10、(4)所述第一反应阶段、第二反应阶段和第三反应阶段均在碱性条件下进行。
11、在其中一个实施例中，所述共沉淀反应至少满足以下条件中的至少一个：
12、(1)所述第一反应阶段的氨值与所述第二反应阶段的差值为5g/l～9g/l；
13、(2)所述第一反应阶段的氨值与所述第三反应阶段的氨值的差值为5g/l～9g/l；
14、(3)所述第一反应阶段的ph值与所述第二反应阶段的ph值的差值为0.2～2.1；
15、(4)所述第一反应阶段的ph值与所述第三反应阶段的ph值的差值为0.2～2.1。
16、在其中一个实施例中，所述共沉淀反应还满足以下条件中的至少一个：
17、(1)所述第一反应阶段的氨值为4g/l～12g/l，ph值为11.2～12.3；
18、(2)所述第二反应阶段的氨值为12g/l～17g/l，ph值为11.2～12.3；
19、(3)所述第三反应阶段的氨值为12g/l～17g/l，ph值为10.2～11。
20、在其中一个实施例中，所述第一反应阶段的时间占所述共沉淀反应总时间的5％～15％，所述第一反应阶段和所述第二反应阶段的时间总和占所述共沉淀反应总时间的20％～33％。
21、在其中一个实施例中，所述目标尺寸为2.5μm～4.5μm。
22、在其中一个实施例中，所述共沉淀反应还满足以下条件中的至少一个：
23、(1)所述第一反应阶段的ph值与所述第二反应阶段的ph值相同；
24、(2)所述第二反应阶段的氨值与所述第三反应阶段的氨值相同。
25、在其中一个实施例中，所述共沉淀反应还满足以下条件中的至少一个：
26、(1)在搅拌条件下进行，所述搅拌的转速为500rpm～750rpm；
27、(2)反应温度为50℃～60℃。
28、在其中一个实施例中，所述金属盐溶液满足以下条件中的至少一个：
29、(1)所述金属盐溶液的ph为2.6～3.0；
30、(2)镍离子、亚铁离子与锰离子的摩尔比为1～4∶1～5∶1～6.5；
31、(3)镍离子、亚铁离子和锰离子的总浓度为100g/l～150g/l。
32、在其中一个实施例中，所述底液满足以下条件中的至少一个：
33、(1)氨值为4g/l～16g/l；
34、(2)ph为11.2～12.3。
35、根据本专利技术的第二方面，提供了一种根据上述制备方法得到的镍铁锰前驱体。
36、在其中一个实施例中，所述镍铁锰前驱体满足以下条件中的至少一个：
37、(1)所述镍铁锰前驱体的分子式为nixfeymn(1-x-y)(oh)2，其中0.2≤x≤0.4，0.2≤y≤0.4；
38、(2)所述镍铁锰前驱体为类球体结构；
39、(3)所述镍铁锰前驱体的d50粒径为2.5μm～4.5μm。
40、根据本专利技术的第三方面，提供了一种镍铁锰前驱体在制备钠离子电池正极材料中的应用。
41、本专利技术提供的镍铁锰前驱体的制备方法，通过控制氨值和ph的调节时机与方式，使得氨值与ph能够更精准的匹配晶体的成核与生长速率，使得成核得到的晶种粒度较小，且含量适当、分散性好，从而能够预留出足够的生长空间和时间，使金属离子在晶种外层缓慢、平稳的生长成片状晶体，提高晶体的致密度，进而能够获得振实密度大于或等于1.15g/cm3的高振实密度的镍铁锰前驱体；同时，这种生长方式还能提高晶体的成球度，进而本专利技术能够获得类球体结构的镍铁锰前驱体，且镍铁锰前驱体的颗粒尺寸均一。
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1.一种镍铁锰前驱体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的镍铁锰前驱体的制备方法，其特征在于，所述共沉淀反应至少满足以下条件中的至少一个：
3.根据权利要求1所述的镍铁锰前驱体的制备方法，其特征在于，所述共沉淀反应至少满足以下条件中的至少一个：
4.根据权利要求3所述的镍铁锰前驱体的制备方法，其特征在于，所述共沉淀反应还满足以下条件中的至少一个：
5.根据权利要求1所述的镍铁锰前驱体的制备方法，其特征在于，所述第一反应阶段的时间占所述共沉淀反应总时间的5％～15％，所述第一反应阶段和所述第二反应阶段的时间总和占所述共沉淀反应总时间的20％～33％。
6.根据权利要求1至5任一项所述的镍铁锰前驱体的制备方法，其特征在于，所述目标尺寸为2.5μm～4.5μm。
7.根据权利要求1至5任一项所述的镍铁锰前驱体的制备方法，其特征在于，所述共沉淀反应还满足以下条件中的至少一个：
8.根据权利要求1至5任一项所述的镍铁锰前驱体的制备方法，其特征在于，所述共沉淀反应还满足以下条件中的至
9.根据权利要求1至5任一项所述的镍铁锰前驱体的制备方法，其特征在于，所述金属盐溶液满足以下条件中的至少一个：
10.根据权利要求1至5任一项所述的镍铁锰前驱体的制备方法，其特征在于，所述底液满足以下条件中的至少一个：
11.一种根据权利要求1至10任一项所述的镍铁锰前驱体的制备方法得到的镍铁锰前驱体。
12.根据权利要求11所述的镍铁锰前驱体，其特征在于，所述镍铁锰前驱体满足以下条件中的至少一个：
13.一种如权利要求11或12所述的镍铁锰前驱体在制备钠离子电池正极材料中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种镍铁锰前驱体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的镍铁锰前驱体的制备方法，其特征在于，所述共沉淀反应至少满足以下条件中的至少一个：
3.根据权利要求1所述的镍铁锰前驱体的制备方法，其特征在于，所述共沉淀反应至少满足以下条件中的至少一个：
4.根据权利要求3所述的镍铁锰前驱体的制备方法，其特征在于，所述共沉淀反应还满足以下条件中的至少一个：
5.根据权利要求1所述的镍铁锰前驱体的制备方法，其特征在于，所述第一反应阶段的时间占所述共沉淀反应总时间的5％～15％，所述第一反应阶段和所述第二反应阶段的时间总和占所述共沉淀反应总时间的20％～33％。
6.根据权利要求1至5任一项所述的镍铁锰前驱体的制备方法，其特征在于，所述目标尺寸为2.5μm～4.5μm。
7.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵朗，徐伟，张克军，刘人生，周恩娄，宫仑仑，熊铜兴，
申请(专利权)人：华友新能源科技衢州有限公司，
类型：发明
国别省市：
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