【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钠离子电池，具体地，涉及一种提升金属离子层状氧化物正极材料批次稳定性的方法及应用。
技术介绍
1、电化学储能技术在开发利用可再生能源的过程中发挥着极其重要的作用。锂离子电池因具有较高的能量密度和较长的使用寿命，是目前最为成熟和广泛应用的电化学储能技术之一，已经在数码工具、电动工具、新能源汽车和储能等行业中占据主导地位。但是随着锂电池市场的发展和扩大，对原材料锂资源的需求越来越大，而锂资源在全球资源中属于稀有贵金属，且价格受市场影响，碳酸锂高位价格超过60万元/吨，因此锂电池的市场发展受到极大地限制。
2、钠在地球上的丰度高、分布广和价格低，且不受地域、环境等因素的影响，使得钠离子电池作为规模储能电源具有广泛的发展前景。金属钠具有与金属锂相似的物理化学性质，借鉴锂离子电池电极材料研究的经验很大程度上可以加速钠离子电池电极材料的开发。
3、钠离子电池用正极主要包括层状氧化物、聚阴离子、普鲁士蓝/白等化合物体系，聚阴离子正极材料因能量密度较低和普鲁士蓝/白存在结晶水等问题，导致产业化进度较慢；而层状氧化物因与锂电三元正极材料生产工艺和生产设备等大体兼容，因此是目前钠电产业化sh度最快的正极材料体系。
4、另一方面，层状氧化物正极材料具有能量密度较高、倍率性能较好、温度适用性强等特点，但是层状氧化物正极材料在生产、加工和存储过程中存在如下问题：
5、(1)层状氧化物正极材料对空气中的水分敏感，吸水后材料容易发生金属离子(正极材料中的钠离子)和h离子(来源于空气中的水)的质子交
6、(2)层状氧化物正极材料吸水后会导致表面残碱较高，在匀浆过程中容易果冻，导致涂布失败，造成损失；
7、(3)层状氧化物正极材料在连续生产过程中易受环境(例如湿度的不同)和季节等因素影响，导致材料的水分含量高低不等，造成产品批次稳定性较差，水分较高的产品需进行复烧返工或报废处理，进而影响产线的连续生产及产能；尤其是，由于不同批次产品的水分含量差异较大，进行批混时导致材料中的水分含量不均匀，在进行检测水分含量时，容易发生质检误差，导致大批量的返工，带来巨大的经济损失。
8、为解决以上技术问题，现有技术中采用对金属离子层状氧化物正极材料包覆的方法来进行改善，例如，中国专利技术专利cn115347177a公开了一种具有空气稳定性的钠离子电池正极材料及其制备方法，将tpa附着于正极材料界面，阻碍正极材料与空气中水分以及二氧化碳的反应，从而提升正极材料在空气中的结构稳定性。但是在制备过程中，tpa采用水溶液进行包覆后再进行干燥处理，对钠电极材料性能造成了极大地影响。
9、因此，仅对金属离子层状氧化物正极材料进行包覆或表面改性的方法，并不能真正有效地解决正极材料在生产过程中产品批次稳定性差的问题，而层状氧化物正极材料的返工需要重新进行高温处理除水，增加了加工成本，甚至直接导致产品报废。
10、现有技术中，层状氧化物正极材料通常采用批混的方法确保批次稳定性，即是把不同时间的物料按批次进行混合，可以保证不同时间的物料性能一致性，但是，批混工艺处理并不能确保每一批次水分都在合格的范围内，一般地，锂电正极材料的质量需要控制在水分含量≤300ppm，钠电正极材料水分含量≤150ppm。而实际操作中，正极材料经批混处理后的水分含量受环境、季节等因素的影响，由于空气湿度的不同，对正极材料的水分含量影响较大，每一批次的正极材料的水分含量稳定性较差，批混处理后的正极材料的水分含量一般在100～500ppm不等，一方面带来返工、报废等损失，另一方面，对产品的电化学性能也造成了影响。
11、因此，基于现有技术和现有的设备，本专利技术开发一种提升金属离子层状氧化物正极材料批次稳定性的方法，通过兼容现有生产线的基础上，通过优化改进批混工序的辅助功能，可大大提高产品批次稳定性及材料的一致性，在批混的设备中增加了加热功能，在保证物料混合均匀的基础上，还可以保证水分都严格控制在100ppm以下，且不受季节、天气影响，进而保证材料的性能稳定。同时，还能降低材料失效及返工或报废风险，且能够兼顾电池的电化学性能等综合性能，降低成本支出和产能，且制备方法简单，制备得到的金属离子层状氧化物正极材料具有批次稳定性，对推动钠离子电池的产业化发展具有重要的生产意义。
技术实现思路
1、本专利技术公开了一种提升金属离子层状氧化物正极材料批次稳定性的方法及应用，优化改进批混工序的辅助功能，可大大提高产品批次稳定性及材料的一致性，降低材料失效及返工或报废风险，能够兼容现有技术中的生产设备，节约制造成本，且得到的金属离子层状氧化物正极材料批次稳定性良好，降低返工或报废风险，提供的金属离子层状氧化物正极材料的循环性能良好。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案，一种提升金属离子层状氧化物正极材料批次稳定性的方法；
3、s1.提供有表面包覆改性的钠电正极基体材料；
4、s2.将所述钠电极正极基体材料输送至批混设备中，通入加热介质进行搅拌加热，得到批混料；
5、s3.将所述批混料输送至混合冷却设备中，进行冷却并混合搅拌均匀得到冷却混合物料；
6、s4.将所述冷却混合物料进行后处理，即得到所述金属离子层状氧化物正极材料；
7、其中，所述钠电正极基体材料的化学式为abnixfeymnzb1-x-y-zo2，其中，0.4≤b≤1.3，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，x+y+z≤1，a为钠或锂；b为al、mg、zn、ti、cu、ca、sn、la、sb、co、zr、b、nb、sr、y中的至少一种。
8、优选地，s1中，所述改性材料包括al2o3、zro2、h3bo3、tio2、wo3、co3o4、nb2o5、sio2、mgo、sno2、sb2o3中的至少一种。
9、作为一种优选地实施方式，s1和s2之间还包括破碎工序；所述破碎工序包括粗破工序和精破工序；所述破碎后得到的所述钠电正极基体材料的粒度d50的范围为3.0～15.0μm。
10、优选地，s2中，所述搅拌加热包括采用阶段性交替控制程序对所述粉碎料进行加热和混合，加热温度为100～200℃，加热搅拌时间为1～12h，所述加热介质的流量为1～10nm3/min。所述加热介质包括干燥空气、干燥氮气、干燥氧气中的一种，其中，所述干燥空气包括除去水和二氧化碳。
11、优选地，所述阶段性交替控制程序包括三个阶段，分别为：
12、第一阶段：5～50hz混合30～60min；
13、第二阶段：0hz静止保持5～10min；
14、第三阶段：5～50hz混合30～60min。
15、优选地，s3中，所述批混料进入所述混合冷却设备中进行搅拌冷却；冷却的温度10～50℃，冷却时间1～6h混合的搅拌转速为0～本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种提升金属离子层状氧化物正极材料批次稳定性的方法，具体包括：
2.根据权利要求1所述的提升金属离子层状氧化物正极材料批次稳定性的方法，其特征在于，S2中，所述搅拌加热包括采用阶段性交替控制程序对所述粉碎料进行加热和混合，加热温度为100～200℃，加热搅拌时间为1～12h，所述加热介质的流量为1～10Nm3/min；
3.根据权利要求2所述的提升金属离子层状氧化物正极材料批次稳定性的方法，其特征在于，所述阶段性交替控制程序包括三个阶段，分别为：
4.根据权利要求1-3任一项所述的提升金属离子层状氧化物正极材料批次稳定性的方法，其特征在于，S1中，所述改性材料包括Al2O3、ZrO2、H3BO3、TiO2、WO3、Co3O4、Nb2O5、SiO2、MgO、SnO2、Sb2O3中至少一种；
5.根据权利要求1-4任一项所述的提升金属离子层状氧化物正极材料批次稳定性的方法制备得到的金属离子层状氧化物正极材料；所述金属离子层状氧化物正极材料的水分含量低于100ppm。
6.一种钠离子电池或锂离子电池正极，至少包括如权利要求
7.一种电池，包括如权利要求5所述的金属离子层状氧化物正极材料，或包括权利要求6所述的钠离子电池或锂离子电池正极。
8.一种金属离子层状氧化物正极材料的加工设备，至少包括粉碎设备、批混设备和混合冷却设备；
9.根据权利要求8所述的加工设备，其特征在于，所述粗破装置包括双/三对辊、旋轮磨、石臼磨中的一种；所述精破装置包括机械粉碎机、气流粉碎机、机械/气流二合一设备中的一种；
10.根据权利要求8或9所述的加工设备，其特征在于，还包括煅烧装置；所述煅烧装置包括辊道窑或气氛炉。
...【技术特征摘要】
1.一种提升金属离子层状氧化物正极材料批次稳定性的方法，具体包括：
2.根据权利要求1所述的提升金属离子层状氧化物正极材料批次稳定性的方法，其特征在于，s2中，所述搅拌加热包括采用阶段性交替控制程序对所述粉碎料进行加热和混合，加热温度为100～200℃，加热搅拌时间为1～12h，所述加热介质的流量为1～10nm3/min；
3.根据权利要求2所述的提升金属离子层状氧化物正极材料批次稳定性的方法，其特征在于，所述阶段性交替控制程序包括三个阶段，分别为：
4.根据权利要求1-3任一项所述的提升金属离子层状氧化物正极材料批次稳定性的方法，其特征在于，s1中，所述改性材料包括al2o3、zro2、h3bo3、tio2、wo3、co3o4、nb2o5、sio2、mgo、sno2、sb2o3中至少一种；
5.根据权利要求1-4任一项所述的提升金属...
【专利技术属性】
技术研发人员：张中彩，田子启，徐雪松，孙褚俊，周伟，吴爽，徐勤虎，周晓崇，
申请(专利权)人：湖州超钠新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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