嵌钾镍铁锰复合氢氧化物、钠离子正极材料及其制备方法技术

技术编号:40948485 阅读:21 留言:0更新日期:2024-04-18 20:22
一种嵌钾镍铁锰复合氢氧化物、钠离子正极材料及其制备方法,属于钠离子电池正极材料技术领域,该嵌钾镍铁锰复合氢氧化物的制备方法通过在共沉淀时加入添加剂进行掺杂金属/非金属离子,相比干法混掺烧结,在前驱体共沉淀中掺入的离子分布更均匀,并且在共沉淀之后,再进行钾离子的掺杂,此时,不会改变原有颗粒的形貌,在强氧化剂作用下,钾离子可以进入氢氧化物点位中,形成固溶体结构雏形,从而得到复合氢氧化物固溶体,钾离子取代了镍/铁/锰点位,形成了单一相。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】

本公开涉及钠离子电池正极材料,具体而言,涉及嵌钾镍铁锰复合氢氧化物、钠离子正极材料及其制备方法


技术介绍

1、钠离子电池以其高安全性、丰富的原材料以及低成本等特点成为了近年来电池技术的研发热点。钠离子电池潜在应用场景包括如低速电动车以及储能装置等。正极材料是钠离子电池的关键材料之一,其中层状结构过渡金属氧化物具有较高比容量以及其与目前市场上比较成熟的锂电池的正极材料在合成以及电池制造方面的许多类同性,是钠离子电池正极材料有潜力得到商业化生产的材料之一。

2、锰基层状过渡金属氧化物因其较高理论比容量和工作电压得到广泛关注。但仍因以下原因难以投入实际运用:(1)mn3+的jahn-teller效应;(2)钠离子和空位的有序排列;(3)充电至4.2v以上的p2-o2不可逆相变。

3、由于ni2+/ni4+和fe2+/fe4+的氧化还原电位较高,在空气中不容易与h2o和co2反应,同时ni和fe的掺杂能提供容量,缓解mn的jahn-teller效应和抑制的溶解。

4、为了提高电池的容量和充放电效,通常会向钠离子正极材料中掺杂钾本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种嵌钾镍铁锰复合氢氧化物,其特征在于,其化学式为KaNibFecMn1-b-c-dMed(OH)2,其中,0.01<a≤0.10、0.1≤b<0.5,0.4≤c<0.7,0<d≤0.2;Me为镁、铝、硼、硅、磷、钙、钛、钴、铜、锌、锆、钨、锑、铌、钼中的至少一种。

2.一种如权利要求1所述的嵌钾镍铁锰复合氢氧化物的制备方法,其特征在于,其包括:

3.根据权利要求2所述的嵌钾镍铁锰复合氢氧化物的制备方法,其特征在于,所述共沉淀反应时pH值保持在10.0-11.5,所述共沉淀反应时体系中所述络合剂的浓度为0.15~0.35mol/L。

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【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

1.一种嵌钾镍铁锰复合氢氧化物,其特征在于,其化学式为kanibfecmn1-b-c-dmed(oh)2,其中,0.01<a≤0.10、0.1≤b<0.5,0.4≤c<0.7,0<d≤0.2;me为镁、铝、硼、硅、磷、钙、钛、钴、铜、锌、锆、钨、锑、铌、钼中的至少一种。

2.一种如权利要求1所述的嵌钾镍铁锰复合氢氧化物的制备方法,其特征在于,其包括:

3.根据权利要求2所述的嵌钾镍铁锰复合氢氧化物的制备方法,其特征在于,所述共沉淀反应时ph值保持在10.0-11.5,所述共沉淀反应时体系中所述络合剂的浓度为0.15~0.35mol/l。

4.根据权利要求2-3任一项所述的嵌钾镍铁锰复合氢氧化物的制备方法,其特征在于,所述共沉淀反应的温度为50-75℃。

5.根据权利要求2-4任一项所述的嵌钾镍铁锰复合氢氧化物的制备方法,其特征在于,所述共沉淀反应的搅拌速度为400~800r/min。

6.根据权利要求2-5任一项所述的嵌钾镍铁锰复合氢氧化物的制备方法,其特征在于,所述固体物、所述钾盐、所述氧化剂的摩尔比例10:2-5:1-10。

7.根据权利要求2-6任一项所述的嵌钾镍铁锰复合氢氧化物的制备方法,其特征在于,所述嵌钾反应的反应温度为50~80℃,反应时间为5h-24h。

8.根据权利要求2-7任一项所述的嵌钾镍铁锰复合氢氧化物的制备方法,其特征在于,所述嵌钾反应时钾离子的浓度为1-12mol/l,可选为3-10mol/l,更可选为3-6mol/l。

9.根据权利要求2-8任一项所述的嵌钾镍铁锰复合氢氧化物的制备方法,其特征在于,所述钾源包括氢氧化钾、乙酸钾、硝酸钾、硫酸钾、草酸钾和碳酸钾中的一种或者多种的组合。

10.根据权利要求2-9任一项所述的嵌钾镍铁锰复合氢氧化物的制备方法,其特征在于,所述氧化剂包括氧气、过氧化氢、过硫酸铵、过硫酸钠的一种或多种的组合。

11.根据权利要求2-10任一项所述的嵌钾镍铁锰复合氢氧化物的制备方法,其特征在于,所述镍铁锰混合盐溶液为镍盐、铁盐和锰盐的混合液,其中,ni、fe和mn的总摩尔浓度为1.8~2.0mol/l。

12.根据权利要求11所述的嵌钾镍铁锰复合氢氧化物的制备方法,其特征在于,所述镍盐包括硫酸镍、氯化镍和硝酸镍中的一种或多种的组合。

13.根据权利要求11-12任一项所述的嵌钾镍铁锰复合氢氧化物的制备方法,其特征在于,...

【专利技术属性】
技术研发人员:王金文阮丁山李长东刘更好李伟权谭倩怡
申请(专利权)人:广东邦普循环科技有限公司
类型:发明
国别省市:

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