【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于化学电源，特别是涉及一种锂原电池用正极材料及其制备方法与用途。
技术介绍
1、锂原电池具有比能量高、工作温度范围宽、贮存寿命长等优势，因此受到广泛的应用。但是传统锂原电池体系如锂二氧化硫电池(li/so2)和锂二氧化锰电池(li/mno2)的比能量较低，而锂亚硫酰氯电池(li/socl2)和锂氟化碳电池(li/cfx)在小倍率下具备较高的比能量，但在中高倍率下产热严重，无法实际使用。
2、新型锂铬基金属氧化物电池(li/cr8o21)可以较大功率放电，同时兼具较高的比能量水平，是目前唯一可以作为双高(高比能兼高功率)电源的锂原电池体系。但是该体系在大倍率放电或长期贮存后放电初期存在明显的电压滞后，易导致设备无法正常启动。另外，该体系电池在1c以上倍率放电时，产热较多，在无对流散热的环境下温度急剧升高，尤其是在放电末期由于电池温度较高而导致安全性问题。
3、目前，铬基金属氧化物材料的关注较少，专利公开号cn108609656b公开了一种合成铬氧化物的方法，该方法在空气中通过控制温度波动范围即可获得纯相的cr3o8或cr8o21，对比其他制备铬氧化物时所需的高温高压和纯氧的环境，此法的制备条件无需通氧，较为安全，但该专利方案制备铬氧化物时的温度波动过程难以精确控制，容易生成其它杂相物质。专利公开号cn112968176b通过将铬基金属氧化物材料与碳纳米管复合，经过烧结使碳纳米管包覆在铬基金属氧化物上，从而提高材料倍率性能，但是该种方法仍非改善材料本征电导率，而且材料粒径的控制通过球磨的方式进行粉
4、因此，现有技术仍未能有效提高铬基金属氧化物材料本征倍率性能和电压滞后的问题。同时，材料的制备工艺也有待进一步优化。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，提供一种锂原电池用正极材料及其制备方法与用途，可有效降低材料中游离铬酐的含量，提升材料安全性，并结合新型制备工艺，提高材料的粉碎效率，电化学性能方面可有效提升材料倍率性能，减少电池电压滞后，降低电池产热。
2、本专利技术是这样实现的，一种锂原电池用正极材料的制备方法，包括以下步骤：
3、(1)将铬酐溶解于水中，溶液浓度为0.2～1.5g/l，再加入铬元素含量0.5～10at％的掺杂元素，充分溶解，后经喷雾干燥，得到均匀混合的前驱体物质，一级颗粒粒径控制在10～50μm；
4、(2)将得到的前躯体放入烧结炉中，调节氧气流量为2～50l/min，升温速率为0.2～10℃/min，烧结温度为265～290℃，烧结时间为10～24h，得到正极材料crxmyo21颗粒，为v、mn、ni、co、nb、mo、al中的一种或多种，其中7≤x＜8，0＜y≤1，且x+y＝8。
5、还包括，将得到的正极材料crxmyo21颗粒通过气流粉碎得到纳米级颗粒。
6、所述掺杂元素m的化合物为五氧化二钒、偏钒酸铵、草酸氧钒、高锰酸铵、醋酸锰、硫酸锰、硝酸锰、草酸锰、硫酸镍、硝酸镍、醋酸镍、草酸镍、碳酸镍、氢氧化钴、硫酸钴、硝酸钴、醋酸钴、草酸钴、甲酸钴、乙酸钴、三氧化二钴、四氧化三钴、酞菁钴、氯化钴、草酸铌、草酸铌铵、柠檬酸铌、铌酸、氢氧化铌、硝酸铌酰、硫酸钼、硝酸钼、钼酸铵、钼酸、氢氧化钼和乙酸钼中的一种或多种。
7、所述喷雾干燥出口温度为40～80℃。
8、所述气流粉碎分级轮频率10～50hz。
9、上述的制备方法制得的锂原电池用正极材料。
10、一种锂原电池的正极，采用上述原电池用正极材料。
11、一种锂原电池，采用上述锂原电池用正极材料。
12、本专利技术具有的优点和技术效果：
13、1、铬基金属氧化物材料为铬酸酐液相掺杂不同元素，经干燥和固相烧结后，产物仍为粉末状材料，与单纯铬酸酐烧结后熔融形成硬度较高的块状材料大为不同。烧结后的材料即可作为正极材料进行电池生产。此外，该方法可有效制备片层厚度为纳米级的片状材料，可有效降低后续粉碎过程的负荷，极大提高生产效率。
14、2、由于掺杂后经干燥形成结构疏松的一次颗粒，材料暴露的表面较多，颗粒较小，有利于反应的完全进行，因此铬基金属氧化物材料的游离铬酐含量极大减少，在提升材料粉碎过程安全性的同时，也提升了锂铬基金属氧化物电池的安全性。
15、3、元素的掺杂可以提高材料由铬酸酐转变为cr8o21的反应温度区间，拓宽了工艺窗口，极大提高生产效率。
16、4、元素的掺杂可有效提高材料主体中cr(vi)的含量，同时引发晶格畸变，能够提高材料的电导率并构建有利于锂离子传输的通道，提高了材料的倍率性能，消除了电压滞后的影响，并降低了材料反应产热。
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1.一种锂原电池用正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述锂原电池用正极材料的制备方法，其特征在于，还包括，将得到的正极材料CrxMyO21颗粒通过气流粉碎得到纳米级颗粒。
3.根据权利要求1或2所述锂原电池用正极材料的制备方法，其特征在于，所述掺杂元素M的化合物为五氧化二钒、偏钒酸铵、草酸氧钒、高锰酸铵、醋酸锰、硫酸锰、硝酸锰、草酸锰、硫酸镍、硝酸镍、醋酸镍、草酸镍、碳酸镍、氢氧化钴、硫酸钴、硝酸钴、醋酸钴、草酸钴、甲酸钴、乙酸钴、三氧化二钴、四氧化三钴、酞菁钴、氯化钴、草酸铌、草酸铌铵、柠檬酸铌、铌酸、氢氧化铌、硝酸铌酰、硫酸钼、硝酸钼、钼酸铵、钼酸、氢氧化钼和乙酸钼中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述锂原电池用正极材料的制备方法，其特征在于，所述喷雾干燥出口温度为40～80℃。
5.根据权利要求2所述锂原电池用正极材料的制备方法，其特征在于，所述气流粉碎分级轮频率10～50Hz。
6.如权利要求1-5任一项所述的制备方法制得的锂原电池用正极材料。
7.一种锂原电池的正极
8.一种锂原电池，其特征在于，采用权利要求5所述锂原电池用正极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种锂原电池用正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述锂原电池用正极材料的制备方法，其特征在于，还包括，将得到的正极材料crxmyo21颗粒通过气流粉碎得到纳米级颗粒。
3.根据权利要求1或2所述锂原电池用正极材料的制备方法，其特征在于，所述掺杂元素m的化合物为五氧化二钒、偏钒酸铵、草酸氧钒、高锰酸铵、醋酸锰、硫酸锰、硝酸锰、草酸锰、硫酸镍、硝酸镍、醋酸镍、草酸镍、碳酸镍、氢氧化钴、硫酸钴、硝酸钴、醋酸钴、草酸钴、甲酸钴、乙酸钴、三氧化二钴、四氧化三钴、酞菁钴、氯化钴、草酸铌、草酸铌铵、柠檬酸铌、铌酸...
【专利技术属性】
技术研发人员：张洋，王九洲，苏晓倩，刘浩杰，乔学荣，周威，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十八研究所，
类型：发明
国别省市：
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