[发明专利]一种钠离子电池正极材料、其制备方法以及钠离子电池在审

专利信息
申请号: 201810795132.6 申请日: 2018-07-19
公开(公告)号: CN108987708A 公开(公告)日: 2018-12-11
发明(设计)人: 罗绍华;王志远;包硕;王庆;闫绳学;冯建;张亚辉;刘欢;刘颖颖;刘延国;郝爱民 申请(专利权)人: 东北大学秦皇岛分校
主分类号: H01M4/36 分类号: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/054
代理公司: 北京品源专利代理有限公司 11332 代理人: 巩克栋
地址: 066004 河北省秦皇岛市经济技术开发*** 国省代码: 河北;13
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摘要:
搜索关键词: 钠离子电池 正极材料 包覆层 制备 碳酸盐 镍钴锰氧化物 镍钴锰 煅烧 循环稳定性 固液分离 基体表面 比容量 碱溶液 盐溶液 包覆 钠源 预烧 锆源
【权利要求书】:

1.一种钠离子电池正极材料,其特征在于,所述钠离子电池正极材料包括基体和包覆在基体表面的包覆层,所述基体的化学式为Na0.67Ni0.167Co0.167Mn0.67O2,所述包覆层为ZrO2层,所述钠离子电池正极材料中,包覆层的质量为基体质量的1-10%。

2.根据权利要求1所述的钠离子电池正极材料,其特征在于,所述钠离子电池正极材料中,包覆层的质量为基体材料质量的1-5%;

优选地,所述钠离子电池正极材料为层状钠离子电池正极材料;

优选地,所述基体的一次颗粒呈六角形片状结构;

优选地,所述钠离子电池正极材料的基体一次颗粒团聚为球形二次颗粒;

优选地,所述钠离子电池正极材料的基体物相为P2相;

优选地,所述钠离子电池正极材料的基体的空间点阵为P63/mmc。

3.一种如权利要求1或2所述钠离子电池正极材料的制备方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:

(1)将含有二价镍盐、二价钴盐和二价锰盐的盐溶液与碱溶液混合,进行共沉淀反应,固液分离得到镍钴锰的碳酸盐;

其中,所述碱溶液中包含碳酸钠和氨水;

(2)预烧步骤(1)所述镍钴锰的碳酸盐,得到三元镍钴锰氧化物;

(3)将步骤(2)所述三元镍钴锰氧化物和钠源混合,煅烧,得到基体;

(4)将步骤(3)所述基体与锆源混合,之后煅烧,得到所述钠离子电池正极材料。

4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述二价镍盐包括NiSO4、NiCl2或Ni(NO3)2中的任意一种或至少两种的组合;

优选地,步骤(1)中,所述二价钴盐包括CoSO4、CoCl2或Co(NO3)2中的任意一种或至少两种的组合;

优选地,步骤(1)中,所述二价锰盐包括MnSO4、MnCl2或Mn(NO3)2中的任意一种或至少两种的组合;

优选地,步骤(1)所述二价镍盐、二价钴盐和二价锰盐中的Ni、Co和Mn的摩尔比为1:1:4;

优选地,步骤(1)中,所述盐溶液的溶剂为水;

优选地,步骤(1)所述氨水的浓度为0.2-0.3mol/L;

优选地,步骤(1)所述碱溶液中,碳酸钠和氨水的溶质质量比为12:1-15:1,优选为14:1;

优选地,步骤(1)中,所述盐溶液与碱溶液混合的方法为将盐溶液与碱溶液匀速滴加到共沉淀反应釜中。

5.根据权利要求3或4所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述共沉淀反应的反应体系pH为6-10,优选为7-9;

优选地,步骤(1)中,所述共沉淀反应的反应温度为45-55℃;

优选地,步骤(1)中,还包括:固液分离后,对得到的固体进行干燥。

6.根据权利要求3-5任一项所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,所述预烧的气氛为空气气氛;

优选地,步骤(2)中,所述预烧的温度为400-600℃,优选为450-550℃。

7.根据权利要求3-6任一项所述的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,所述钠源包括碳酸钠;

优选地,步骤(3)中,所述钠源中的Na元素与三元镍钴锰氧化物中的Ni元素的摩尔比为4:1;

优选地,步骤(3)中,所述煅烧的温度为800-900℃,优选为800-850℃。

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