[发明专利]一种NCF型热电池用三元正极材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种NCF型热电池用三元正极材料及其制备方法，属于材料化学技术领域。本发明的目的是提供一种NCF型热电池用三元正极材料及其制备方法，通过共沉淀法制备出M(C₂O₄)·nH₂O(M:Ni、Co、Fe)固溶体型前驱物，再通过高压氢气还原‑硫蒸汽硫化法，可得到立方相Ni_0.1Co_0.45Fe_0.45S₂型热电池用三元正极材料。采用本发明提供的制备方法，所获得的三元正极材料具有晶体结构完整、自损耗率低、容量利用率高等特点。

技术领域

本发明涉及一种NCF型热电池用三元正极材料及其制备方法，属于材料化学技术领域。

背景技术

MS₂(M＝Fe,Co)是目前弹上热电池应用最广的正极材料，其中，FeS₂对 Li负极的电极电位为2.2V，理论容量为1206As/g，热分解温度为550℃，而CoS₂的电极电位为2.1V，理论容量为1045As/g，热分解温度为650℃。两种正极材料存在的性能差异导致其应用方向略有不同，随着弹上热电池技术的不断发展，热电池的工作时间不断延长，传统正极材料利用率低的缺点导致其难以满足使用要求。

热电池用高利用率正极材料的研究热点是复合正极材料，由于其可以大幅提升正极材料的利用率而得到广泛应用，如中国专利CN105140485、中国专利CN107026256A、Proceedings of the 36th Power SourcesConference, 1994,p.329.等。

常见的热电池正极材料为FeS₂、NiS₂或CoS₂单一正极或Fe_xCo_1-xS₂二元复合正极。Ni与Fe、Co原子结构类似，因此NiS₂作为正极材料也受到了热电池科研工作者的关注，通常NiS₂正极材料为人工制备，且性能相较FeS₂和 CoS₂作单一正极时比没有明显提高，因此尚处于试验研究阶段。三元或多元以上复合材料的研究较为罕见，尤其是完全具备理论可行性的NiS₂、FeS₂和CoS₂基三元复合正极材料的报道尚未出现。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种NCF型热电池用三元正极材料及其制备方法，该方法用于对Ni_xCo_yFe_zS₂型三元正极材料的开发与研究提供了一定的基础性支持，并成功开发出适合长工作时间热电池使用的高利用率、低自损耗正极材料。

本发明的技术解决方案是：

一种NCF型热电池用三元正极材料，该三元正极材料的组成包括活性物质、锂化剂和离子电导剂；

以该三元正极材料的总质量为100％计算，各组分的质量百分含量为：

活性物质 78％～82％

锂化剂 4％～6％

离子电导剂 14％～16％

所述的活性物质的化学式为：Ni_0.1Co_0.45Fe_0.45S₂；

所述的活性物质Ni_0.1Co_0.45Fe_0.45S₂的制备方法，步骤包括：