【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于二次电池，尤其涉及一种多孔网格化前驱体及其制备方法、正极材料。
技术介绍
1、近年来，随着电池产业的发展，对正极材料的制备及品质均一性有了越来越高的要求，特别是烧结工艺发展到现在阶段已经很难作为提高材料关键性能的有利手段。对前驱体的进一步优化进一步关系到正极材料的性能优劣。
2、中国专利cn107359318 a公开了一种合成类球形多孔结构磷酸铁前驱体及磷酸铁锂正极材料的方法，主要通过在原有的微米级磷酸铁前驱体颗粒上继续生长磷酸铁与氢氧化铁的混合物，再通过降低ph，将氢氧化铁溶解，形成类球形多孔结构磷酸铁前驱体，前驱体经过碳包覆混锂煅烧后得到磷酸铁锂正极材料。此材料具有多孔隙的特点，提高了比表面积、增大电解液与正极材料的接触面积。但此材料具有微米级的内核，仍然无法解决材料内部导电性差与倍率差的问题，同时制备工艺复杂，通过调节ph使得氢氧化铁溶解无法保持前驱体形貌的一致性。
3、中国专利cn116199274 a公开了一种多孔空心三元前驱体及其制备方法，主要通过将镍钴锰三元混合溶液、无机铝碱溶液、络合剂及沉淀剂通过反应釜共沉淀制备镍钴锰铝四元内核结构，当内核达到目标粒径后停止通入无机铝碱溶液，继续共沉淀制备镍钴锰三元外壳结构，整体粒径达到目标粒径后，将反应后的物料置于强碱溶液中搅拌，使得内核中的氢氧化铝溶出，形成多孔空心结构，经过洗涤、分离、烘干后获得多孔空心三元前驱体。此方法制备的多孔前驱体工艺复杂，所需控制变量较多，同时仅适用于氢氧化物前驱体材料，具有一定的局限性。
4、鉴于目
技术实现思路
1、本专利技术的目的之一在于：针对现有技术的不足，提供一种多孔网格化前驱体的制备方法。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种多孔网格化前驱体的制备方法，包括以下步骤：
4、步骤s1、将多羟基碳材料分散于溶液中得到分散液；
5、步骤s2、向分散液中加入过渡金属搅拌得到混合液；
6、步骤s3、将碳酸盐、氢氧化物或磷酸盐配制成阴离子基团溶液；
7、步骤s4、向反应器中加入溶剂、络合剂和表面活性剂，搅拌，加入混合液和阴离子基团溶液，调节酸碱度反应，陈化，离心，洗涤过滤得到以多羟基碳材料为载体的前驱体；
8、步骤s5、将以多羟基碳材料为载体的前驱体烧结除去多羟基碳材料形成多孔网格化前驱体。
9、本专利技术的多孔网格化前驱体的制备方法使用不溶性多羟基碳材料作为模板，由于其氢键作用，过渡金属材料均匀地在多羟基碳材料表面上原位沉积形成母核，再加入阴离子基团溶液、络合剂和表面活性剂进行反应，经过一次调节酸碱度，进行原位沉积，以此为母核形成规定粒径的前驱体材料，经过洗涤、分离、烘干后，在经过在空气气氛下高温煅烧，将不溶性多羟基碳材料氧化分解为二氧化碳和水，由此形成多孔型网格化前驱体。多羟基材料中的羟基会与金属离子作用进行螯合，加入阴离子与沉淀剂等会再次与金属离子电荷作用下形成沉淀附着与多羟基材料上。多羟基与金属离子是以离子键结合。
10、本专利技术的制备方法只需要经过一次酸碱度调节，即可得到内外均一多孔的前驱体材料，提高材料的稳定性。而且此前驱体制备的正极材料在其表面及内部都具有多孔结构，多孔结构大大提高材料的比表面积，从而增大正极材料与电解液与的接触面积，提高材料的电化学性能。其中，过渡金属为可溶性过渡金属。表面活性剂可以对粒度进行调控，形成球形或类球形颗粒。优选地，母核形成的粒径为1～20微米。步骤s1中溶液为水。步骤s4中溶剂为水。步骤s4中调节酸碱度使前驱体在一定ph范围内沉降，磷酸系前驱体在酸性条件下沉降，ph为1.0～3.0，氢氧根及碳酸根前驱体在碱性条件下沉降，ph为8.0～12.0，反应时间为3～5h。步骤s4中反应器可以是反应釜。
11、其中，络合剂包括草酸、柠檬酸、酒石酸、葡萄糖酸或二乙醇胺中的一种或多种；表面活性剂为脂及酸聚氧乙烯酯、烷基酚聚氧乙烯醚、烷基醇酰胺、蔗糖脂肪酸脂中的一种或多种。使用不同的碳酸盐、氢氧化物或磷酸盐配制阴离子基团溶液，可以得到不同的前驱体，当加入碳酸盐溶液时，可制备出碳酸盐前驱体；当加入氢氧化物时，可制备出氢氧根前驱体；当加入磷酸根溶液时，可制备出磷酸根前驱体。
12、通过分子间的氢键作用，氧化物或氢氧化物、磷酸等阴离子基团溶液与沉积于多羟基碳材料上的过渡金属相结合，形成以多羟基碳材料为载体的前驱体，如下化学式所示，通过在空气气氛下烧结多羟基碳材料氧化为二氧化碳和水，形成多孔网格化前驱体。
13、
14、其中，所述步骤s4中混合液的进料速度为1～5ml/min，阴离子基团溶液的进液速度为0.5～2ml/min。混合液的进料速度为1ml/min、1.2ml/min、1.5ml/min、1.8ml/min、2ml/min、2.5ml/min、3ml/min、3.5ml/min、4ml/min、4.5ml/min、5ml/min，阴离子基团溶液的进液速度为0.5ml/min、0.8ml/min、1ml/min、1.3ml/min、1.5ml/min、1.8ml/min、2ml/min。控制一定的进料速度，使反应更充分，生成的前驱体材料具有均匀、稳定的多孔网络化结构，从而使正极材料性能更好。
15、其中，所述步骤s5中烧结的温度为400～800℃，烧结的时间为2～4h。烧结的温度为400℃、450℃、500℃、550℃、600℃、650℃、700℃、750℃、800℃，烧结时间为2h、2.5h、3h、3.5h、4h。控制一定的烧结温度和烧结时间，使多孔空洞结构更牢固，形成具有良好分散性和均匀性的前驱体材料，正极材料性能更好。
16、其中，所述多羟基碳材料的聚合度n的取值为：100000～10000000，所述多羟基碳材料的碳含量为30％～80％，羟基含量为30％～50％。多羟基碳材料的碳含量为30％、40％、50％、60％、70％、80％。羟基含量为30％、35％、40％、45％、50％。其中，所述多羟基碳材料的聚合度n的取值为：100000～10000000。多羟基碳材料的聚合度n为100000、500000、800000、1000000、5000000、8000000、10000000。多羟基碳材料的聚合度在此范围内时为固体状态，具有一定的支撑作用，又可满足所需的羟基和羧基数量。
17、其中，所述多羟基碳材料包括多羟基聚乙烯基树脂、多羟基环氧树脂、多羟基聚丙烯基树脂、多羟基酚醛树脂、聚乙烯醇丙烯腈共聚物、甘油醇酸树脂、聚乙烯醇、聚乙烯醇乙烯吡咯烷酮共聚物中的一种或多种。多羟基碳材料的前驱体包括但不限于钴类前驱体、磷酸系前驱体、二元系前驱体、三元系前驱体、四元系前驱体。钴类前驱体包括碳酸钴、氢氧化钴、氧化钴等，磷酸系前驱体包括磷酸铁、磷酸锰铁等，二元系前驱体包括镍锰氢氧化物或氧化本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多孔网格化前驱体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的多孔网格化前驱体的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中混合液的进料速度为1～5mL/min，阴离子基团溶液的进液速度为0.5～2mL/min。
3.根据权利要求1所述的多孔网格化前驱体的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中烧结的温度为400～800℃，烧结的时间为2～4h。
4.根据权利要求1所述的多孔网格化前驱体的制备方法，其特征在于，所述多羟基碳材料的聚合度N的取值为：100000～10000000，所述多羟基碳材料的碳含量为30％～80％，羟基含量为30％～50％。
5.根据权利要求1所述的多孔网格化前驱体的制备方法，其特征在于，所述多羟基碳材料包括多羟基聚乙烯基树脂、多羟基环氧树脂、多羟基聚丙烯基树脂、多羟基酚醛树脂、聚乙烯醇丙烯腈共聚物、甘油醇酸树脂、聚乙烯醇、聚乙烯醇乙烯吡咯烷酮共聚物中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的多孔网格化前驱体的制备方法，其特征在于，所述多羟基碳材料的直径为0.1～5微米，长度为2～50微米
7.根据权利要求1所述的多孔网格化前驱体的制备方法，其特征在于，所述多羟基碳材料占前驱体材料质量比为0.1％～5％。
8.根据权利要求1所述的多孔网格化前驱体的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中反应温度为60～90℃，步骤S3中pH为1.0～3.0或pH为8.0～12.0，反应时间为3～5小时。
9.一种多孔网格化前驱体，由权利要求1～8中任一项所述的多孔网格化前驱体的制备方法得到。
10.一种正极材料，其特征在于，由权利要求1～8中任一项所述的多孔网格化前驱体加入锂源或钠源，加热烧结得到。
...【技术特征摘要】
1.一种多孔网格化前驱体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的多孔网格化前驱体的制备方法，其特征在于，所述步骤s4中混合液的进料速度为1～5ml/min，阴离子基团溶液的进液速度为0.5～2ml/min。
3.根据权利要求1所述的多孔网格化前驱体的制备方法，其特征在于，所述步骤s5中烧结的温度为400～800℃，烧结的时间为2～4h。
4.根据权利要求1所述的多孔网格化前驱体的制备方法，其特征在于，所述多羟基碳材料的聚合度n的取值为：100000～10000000，所述多羟基碳材料的碳含量为30％～80％，羟基含量为30％～50％。
5.根据权利要求1所述的多孔网格化前驱体的制备方法，其特征在于，所述多羟基碳材料包括多羟基聚乙烯基树脂、多羟基环氧树脂、多羟基聚丙烯基树脂、多羟基酚醛树脂、聚...
【专利技术属性】
技术研发人员：王城隆，徐健，方刚，
申请(专利权)人：高点深圳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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