【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池，具体涉及一种锂/钠电池正极材料用前驱体材料的制备方法。
技术介绍
1、高效和低成本的电化学储能技术是可再生清洁能源(风能、太阳能等)广泛应用的重要基础。锂离子电池具有高能量密度、长循环寿命和无记忆效应等优点，已广泛应用于便携式电子设备和电动汽车。钠具有与锂相似的物理化学特性，并且地壳中具有丰富的钠资源储量，因此可充电的锂/钠离子电池得到了广泛的关注和研究。电极材料是锂/钠离子电池的重要构成部分，通常认为正极材料是决定锂/钠离子电池能量密度、使用寿命及安全性等性能的关键因素。因此，高性能正极材料的探索与开发对于推动锂/钠离子电池的发展具有重要的意义。
2、通过共沉淀反应制备出性能较好、形貌均一的前驱体材料，再经过烧结工艺可得到正极材料。授权号为cn113666424b的专利申请公开了一种钠离子电池正极材料的前驱体制备方法，包括：一、配制cu、fe、mn的金属液；配制氨水溶液作为络合剂；二、向反应釜中加入纯水、氢氧化钠或氢氧化钾和络合剂配成底液，通过沉淀剂控制底液ph值为11.80～12.60，温度维持30～50℃；底液中氨浓度为0.05～0.25mol/l；三、保持反应釜搅拌，通入二氧化碳气体，将金属液、络合剂分别以15～80ml/min的流速持续加入反应釜中进行共沉淀，待生长到目标粒度时停止进液；四、将共沉淀产物经压滤、洗涤、干燥得到疏松多孔的钠离子电池正极材料前驱体。该专利技术通过制备出疏松多孔的钠离子电池正极材料能够增加与电解液的接触面积，提高钠离子传输效率，从而提高电化学性能。
技术实现思路
1、本专利技术旨在提供一种电池正极材料用前驱体材料的制备方法，所述制备方法将共沉淀反应得到的前驱体材料，放置在高浓度金属盐溶液中浸泡一段时间，增加前驱体颗粒孔隙内的金属含量，隔绝晶体问的直接接触，抑制烧结过程中晶体的进一步发育长大，缩短金属离子的扩散通道，从而提升提高正极材料的倍率性能和循环寿命。
2、本专利技术中，通过稳定调控搅拌转速、ph、反应温度、氨水浓度等参数，加入混合金属盐溶液、络合剂溶液、沉淀剂溶液进行共沉淀反应，反应合成过程中不断监测晶体生长情况，分析其表面形貌及粒径变化，当颗粒粒径生长至目标粒径时停止进料。将制备的前驱体材料洗涤后浸泡在高浓度金属盐溶液中，再经过洗涤、干燥等工序后得到球形均匀、晶型完整的前驱体材料，分析检测前驱体材料的振实密度、粒度分布、形貌特征、xrd等。通过烧结工艺得到电池正极材料，做成扣电池后检测其比容量和充放电效率。
3、其中，浸泡工艺所用高浓度盐溶液中的游离金属离子可附着在前驱体晶体孔隙中，通过晶体间的相互隔离抑制晶体问团聚，减小前驱体晶体粒径，增加晶体比表面积，得到粒度更加均匀、表面形貌可控的前驱体颗粒，这样烧结出的正极材料可有效提升电池的比容量和充放电效率。
4、本专利技术的技术方案具体如下：
5、一种电池正极材料用前驱体材料的制备方法，包括以下步骤：
6、(1)通过共沉淀法制备前驱体颗粒，
7、(2)将步骤(1)所得前驱体颗粒浸泡在浸泡液中，使浸泡液中的离子附着在所述前驱体颗粒的晶体孔隙中，
8、(3)将步骤(2)浸泡后的前驱体颗粒经洗涤、干燥获得所述前驱体材料。
9、本专利技术实施例中以制备钠电池和锂电池前驱体材料时使用钠盐和锂盐溶液作为示例，浸泡液中的离子附着在所述前驱体颗粒的晶体孔隙中，这些熔融盐在前驱体烧结工艺的温度区间内不会发生分解，部分熔融盐附着在颗粒表面，可以隔绝晶体间的直接接触，抑制颗粒在后续烧结工艺中的进一步长大。本专利技术中提供的锂盐、钠盐、钾盐、铷盐的熔点均高于材料烧结所需的温度，在后续前驱体产品的烧结工艺中这些熔融盐在高温下会均匀包覆在前驱体颗粒表面，另一方面，而且从成本上来说，价格不会太高，在可接受范围内。
10、其中，所述前驱体颗粒的分子式为m(oh)2，m为镍、钴、锰、铁、铜、铝、镁、钛中的1种或多种。
11、具体的，所述前驱体颗粒的分子式为ni(oh)2、ni0.5mn0.5(oh)2、ni1/3fe1/3mn1/3(oh)2、ni0.6fe0.2mn0.2(oh)2、ni0.8fe0.1mn0.1(oh)2或ni0.8fe0.1mn0.1(oh)2。
12、优选的，步骤(1)中，制备的前驱体颗粒粒径d50为5～13μm。
13、层状氧化物前驱体有单晶和多晶的区分，常见单晶颗粒d50在5微米左右，常见多晶颗粒在10微米左右，根据研究者对前驱体产品本身特性的要求不同可以自行调节d50实际大小(振实密度和形貌与d50粒径有一定联系)，本专利技术适用于单晶和多晶。
14、步骤(1)中，共沉淀反应时定时取样分析反应过程中晶体生长粒度变化，当前驱体颗粒的粒径在所需范围内时，停止反应。
15、具体的，步骤(1)中，共沉淀反应时以氢氧化物作为沉淀剂，氨水作为络合剂。
16、步骤(2)中，浸泡液的阴离子为cl-、so42-和po43-中的至少一种，浸泡液的阳离子为li+、na+、k+和rb+中的至少一种。
17、优选的，步骤(2)中，浸泡液的浓度不小于饱和浓度的80％。
18、优选的，步骤(2)中，浸泡时间为4～8h。
19、本专利技术还提供了所述制备方法制备的电池正极材料用前驱体材料。
20、本专利技术的有益效果：
21、本专利技术中，经过高浓度金属盐溶液浸泡的前驱体材料，其晶粒间隙的金属离子一定程度上抑制晶体间发生团聚，有效控制晶体粒径及形貌特征。由这种高浓度金属盐浸泡过的前驱体制备的成品电池，与未经过高浓度金属盐浸泡的前驱体材料制备的成品电池相比，测试出的电池比容量和充放电效率有明显提升。
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1.一种锂/钠电池正极材料用前驱体材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述前驱体颗粒的分子式为M(OH)2，M为镍、钴、锰、铁、铜、铝、镁、钛中的1种或多种。
3.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，所述前驱体颗粒的分子式为Ni(OH)2、Ni0.5Mn0.5(OH)2、Ni1/3Fe1/3Mn1/3(OH)2、Ni0.6Fe0.2Mn0.2(OH)2、Ni0.8Fe0.1Mn0.1(OH)2或Ni0.8Fe0.1Mn0.1(OH)2。
4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(1)中，制备的前驱体颗粒粒径D50为5～13μm。
5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(1)中，共沉淀反应时定时取样分析反应过程中晶体生长粒度变化，当前驱体颗粒的粒径在所需范围内时，停止反应。
6.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(1)中，共沉淀反应时以氢氧化物作为沉淀剂，氨水作为络合剂。
7.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(2)中
8.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(2)中，浸泡液的浓度不小于其饱和浓度的80％。
9.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(2)中，浸泡时间为4～8h。
10.权利要求1～9任一所述制备方法制备的电池正极材料用前驱体材料。
...【技术特征摘要】
1.一种锂/钠电池正极材料用前驱体材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述前驱体颗粒的分子式为m(oh)2，m为镍、钴、锰、铁、铜、铝、镁、钛中的1种或多种。
3.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，所述前驱体颗粒的分子式为ni(oh)2、ni0.5mn0.5(oh)2、ni1/3fe1/3mn1/3(oh)2、ni0.6fe0.2mn0.2(oh)2、ni0.8fe0.1mn0.1(oh)2或ni0.8fe0.1mn0.1(oh)2。
4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(1)中，制备的前驱体颗粒粒径d50为5～13μm。
5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(1...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄露露，李鹏飞，邬财浩，钱馨，高荣华，周贤机，乔于虹，豆志峰，姚秋实，王玖丽，何广，
申请(专利权)人：浙江鑫钠新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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