[发明专利]一种层状结构钠离子电池正极材料前驱体及其制备方法

说明书

一种层状结构钠离子电池正极材料前驱体，化学式为Nisubgt;x/subgt;Mnsubgt;y/subgt;Crsubgt;z/subgt;(OH)subgt;2/subgt;·kNaOH，制备方法包括：一、配制Ni、Mn、Cr、炔二醇的混合溶液；配制氢氧化钠或氢氧化钾溶液作为沉淀剂；配制氨水溶液作为络合剂；二、加入纯水、炔二醇、沉淀剂和络合剂配成底液；三、通入氧气与氮气的混合气体，将混合溶液、沉淀剂与络合剂持续加入釜中进行共沉淀；控制釜中固含量，当物料粒度达到目标时停止反应；四、将产物经压滤、洗涤、干燥得到疏松多孔的钠离子电池正极材料前驱体。本发明前驱体可提高钠离子的扩散速度，烧结后正极材料内外部钠元素的均匀性高，可减少外加钠源用量，有效解决了烧结过程中正极材料表面碱含量过高的问题。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料技术领域，具体涉及一种层状结构钠离子电池正极材料前驱体及其制备方法。

背景技术

新能源汽车的快速发展引发了夺“锂”大战，锂资源相对短缺，进而导致锂离子电池的成本居高不下。相对于锂资源的稀缺，钠在地球上储量高，价格便宜，故钠离子电池有着非常广阔的应用前景。

钠离子电池的性能主要受到钠离子电池正极材料的影响。在钠离子电池正极材料中，层状过渡金属氧化物因其具有较高的容量和良好的循环性能而备受关注。然而，在制备钠离子正极材料的过程中，由于钠离子原子半径较大，其扩散速度相对较慢，进而导致正极材料内外部的钠元素分布不均匀，表面碱含量增高，影响电化学性能。

因此，如何解决上述现有技术存在的不足，便成为本发明所要研究解决的课题。

发明内容

本发明的目的是提供一种层状结构钠离子电池正极材料前驱体及其制备方法。

为达到上述目的，本发明于产品层面采用的技术方案是：

一种层状结构钠离子电池正极材料前驱体，化学式为Ni_xMn_yCr_z(OH)₂·kNaOH，其中，0.5≤x＜1.0，0＜y≤0.50，0.01＜z≤0.05，0.08≤k＜0.15。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1.上述方案中，D50为6～10um，粒度径距0.50＜(D90-D10)/D50＜0.70，振实密度为0.85～1.25g/cm³，比表面积为110～190m²/g。

为达到上述目的，本发明于方法层面采用的技术方案是：

一种层状结构钠离子电池正极材料前驱体的制备方法，包括：

步骤一、配制Ni、Mn、Cr、炔二醇的混合溶液；

配制摩尔浓度为8～10mol/L的氢氧化钠或氢氧化钾溶液作为沉淀剂；

配制摩尔浓度为0.1～0.8mol/L的氨水溶液作为络合剂；

步骤二、向封闭的反应釜中加入纯水、炔二醇、所述沉淀剂和所述络合剂配成底液，通过沉淀剂控制底液的pH值为11.20～11.60，通过络合剂控制底液中的氨浓度为0.01～0.18mol/L，温度维持在55～75℃；

步骤三、保持反应釜的搅拌开启，通入氧气与氮气的混合气体，所述氧气与所述氮气的体积比满足2.5:1～3.5:1，流量为500～800L/h，将步骤一中的所述混合溶液、所述沉淀剂与所述络合剂分别以300～800mL/min的流速持续加入反应釜中进行共沉淀反应；反应过程中pH维持在10.75～11.15，反应的温度维持在55～75℃，反应釜的转速为300～500r/min，反应釜内溶液中的氧含量维持在55～85mg/L；