[发明专利]一种钠离子电池正极材料的前驱体及其制备方法

说明书

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。本发明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，具体涉及一种钠离子电池正极材料的前驱体及其制备方法。

背景技术

新能源汽车作为政策驱动的产物，需求量不断增加。但由于需求存在多种不同，且由于锂电池材料短缺导致价格上涨，以及补贴退坡等其它因素的综合影响，如何降低成本，进而降低新能源汽车的售价，是各个车企亟需解决的问题。因此，寻找经济实惠且安全的电池迫在眉睫。根据目前行业技术研究，以钠离子电池的能量密度160Wh/kg，系统集成效率80%来计算，钠离子电池能量组的密度约为128Wh/kg。对于续航400公里左右的新能源汽车，钠离子电池完全可以胜任。

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。但由于钠离子原子半径较大，其在层状过渡金属氧化物中的传输速度受到一定的制约，进而导致倍率性能下降。

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钠离子电池正极材料的前驱体及其制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种钠离子电池正极材料的前驱体，化学式为Cu_xFe_yMn_1-x-yCO₃，其中，0.10≤x＜0.50，0.10≤y＜0.50，0.50＜1-x-y≤0.80。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1．上述方案中，D50为5~9um，振实密度为0.90~1.40g/cm³，比表面积为40~90m²/g。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种钠离子电池正极材料的前驱体制备方法，包括以下步骤：

步骤一、配制Cu、Fe、Mn的金属液；

配制质量分数为2~6%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、氢氧化钠或氢氧化钾和所述络合剂配成底液，通过氢氧化钠或氢氧化钾控制底液的pH值为11.80~12.60，温度维持在30~50℃；所述底液中的氨浓度为0.05~0.25mol/L；

步骤三、保持反应釜搅拌开启，向反应釜中持续通入二氧化碳气体，将步骤一中的所述金属液与所述络合剂分别以15~80mL/min的流速持续加入到所述反应釜中进行共沉淀反应，待生长到目标粒度时停止进液；

步骤四、将步骤三中的共沉淀产物经过压滤、洗涤、干燥得到疏松多孔的钠离子电池正极材料前驱体。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1．上述方案中，在步骤一中，所述金属液中Cu、Fe、Mn的总摩尔浓度为1.6~2.4mol/L。

2．上述方案中，在步骤三中，所述二氧化碳气体的流量为1.5~5.5L/min。