[发明专利]微米尺度的空心多孔钠离子电池正极材料及其制备方法

权利要求书

1. 一种微米尺度的空心多孔钠离子电池正极材料，其特征在于，化学式为Na_xMn_1-y-zNi_yCo_zO₂，其中0＜x ≤ 1，0＜y＜1，0＜z＜1，0＜y + z＜1，为微米尺寸的空心多孔球状结构，由片状结构自组装而成；

所述空心多孔球状结构的直径为8~15μm，所述片状结构的粒径为0.5~1.5 μm，所述片状结构的厚度为50~100nm；所述微米尺度的空心多孔钠离子电池正极材料中，钠离子在充放电过程中的脱嵌路径是片状结构的厚度；

所述微米尺度的空心多孔钠离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）搅拌条件下，将碱液与镍钴锰的盐溶液加入到反应器中，用pH值调节剂调节pH值，进行第一阶段反应；然后，再用pH值调节剂调高pH值，进行第二阶段反应，反应结束，进行固液分离，取沉淀洗涤干燥，得前驱体；

（2）将所述前驱体与钠源混合，进行两段煅烧：第一段煅烧在温度低于600℃的条件下进行，第二段煅烧在温度≥920℃的条件进行，即得到所述微米尺度的空心多孔钠离子电池正极材料；

步骤（1）中，所述调节pH值为：将pH值维持在6~8；第一阶段反应的时间为2~8h；所述调高pH值为：将pH值保持为8.1~10；第二阶段反应的时间为2~6h；

步骤（1）中，反应的温度为40~60℃；

步骤（2）中，煅烧在氧气气氛或空气气氛下进行，所述第一段煅烧的工艺参数为，以3~7℃/min的速度升温至450~550℃，煅烧4~5h；所述第二段煅烧的工艺参数为，在所述第一段煅烧结束后，再以3~7 ℃/min的速度升温至930~1000℃，煅烧5~12h，随炉冷却。

2.根据权利要求1所述的微米尺度的空心多孔钠离子电池正极材料，其特征在于，所述x:y为1~10:1；所述x:z为1~10:1。

3.根据权利要求1所述的微米尺度的空心多孔钠离子电池正极材料，其特征在于，步骤（1）中，所述镍钴锰的盐溶液由镍盐、钴盐、锰盐溶于去离子水中制得；所述镍盐为硫酸盐及其水合物、硝酸盐及其水合物、氯化物及其水合物、醋酸盐及其水合物或草酸盐及其水合物；所述钴盐为硫酸盐及其水合物、硝酸盐及其水合物、氯化物及其水合物、醋酸盐及其水合物或草酸盐及其水合物；所述锰盐为硫酸盐及其水合物、硝酸盐及其水合物、氯化物及其水合物、醋酸盐及其水合物或草酸盐及其水合物。

4.根据权利要求1~3任一项所述的微米尺度的空心多孔钠离子电池正极材料，其特征在于，步骤（1）中，所述镍钴锰的盐溶液中镍离子与钴离子的摩尔比为1:0.8~1.2；所述镍钴锰的盐溶液中镍离子与锰离子的摩尔比为1:4~8；所述镍钴锰的盐溶液中金属阳离子的浓度为0.1~5mol/L。

5. 根据权利要求4所述的微米尺度的空心多孔钠离子电池正极材料，其特征在于，步骤（1）中，所述镍钴锰的盐溶液中金属阳离子的浓度为1~2 mol/L。

6. 根据权利要求3所述的微米尺度的空心多孔钠离子电池正极材料，其特征在于，步骤（1）中，所述碱液由氢氧化钠、氨水、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢铵及其水合物中的一种或多种溶于水中得到；所述碱液的浓度为0.001~3 mol/L；镍盐、钴盐、锰盐摩尔量之和与碱液溶质摩尔量的比值为1:0.5~100。

7.根据权利要求6所述的微米尺度的空心多孔钠离子电池正极材料，其特征在于，步骤（1）中，所述碱液的浓度为1~2mol/L；镍盐、钴盐、锰盐摩尔量之和与碱液溶质摩尔量的比值为1:1~5。

8. 根据权利要求1~3任一项所述的微米尺度的空心多孔钠离子电池正极材料，其特征在于，步骤（1）中，将所述碱液加入到反应器中的速率为1~5 L/h；将所述盐溶液加入到反应器中的速率为1~5 L/h；所述pH值调节剂为12wt%的碳酸氢铵或12wt%的氨水。