[发明专利]阴阳离子共掺杂镍锰基材料和在钠离子电池正极中的应用

权利要求书

1.一种阴阳离子共掺杂的镍锰基材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，分别配置含有氨水和阴离子化合物的混合溶液A、含有镍盐和锰盐的混合溶液B、以及含有模板剂和强碱的混合溶液C，其中：混合溶液A中阴离子化合物为NH₄F、NH₄Cl、NH₄I中的一种或者多种，阴离子化合物中阴离子的浓度为0.01~0.05mol/L；混合溶液B中镍元素和锰元素的摩尔比（0.15~0.5）：（0.5~0.85）；

步骤2，配置氨水溶液，调节至预定pH值后，使其作为反应釜底液D，反应釜底液D中氨水的摩尔量与加入混合溶液B中镍锰总摩尔量的比为(5~2):1；在加热搅拌以及保护气体的保护下，先按照预定比例加入混合溶液B，然后继续按照预定比例加入混合溶液A和混合溶液B，加入混合溶液A和混合溶液B的同时，通过加入混合溶液C控制pH，同时保持反应温度，得到阴离子掺杂的镍锰基氢氧化物前驱体的浆料，然后陈化、过滤、洗涤、干燥得到阴离子掺杂的镍锰基氢氧化物前驱体；

步骤3，将所述阴离子掺杂的镍锰基氢氧化物前驱体和钠源、金属化合物按照预定比例混合；在空气或氧气气氛中先低温预烧然后高温煅烧，得到阴阳离子共掺杂的镍锰基材料，其中，所述钠源中的Na的摩尔量与所述阴离子掺杂的镍锰基氢氧化物前驱体中的镍锰总摩尔量的比为（0.6~1.05）：1；所述金属化合物与所述阴离子掺杂的镍锰基氢氧化物前驱体的质量比为（0.5~5）：100，所述金属化合物为Y₂O₃、TiO₂、MgO、ZrO₂、Fe₃O₄、CuO、WO₃、Co(OH)₂、LiOH、SrO、LaF₃、MoO₃中的一种或多种化合物。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，所述混合溶液A中，氨水的浓度为0.5~5mol/L；

所述混合溶液B中，镍盐和锰盐均为硫酸盐或硝酸盐中的一种或多种，镍盐和锰盐的总浓度为0.5~5mol/L；

所述混合溶液C中，所述模板剂为棉花、甲基纤维素、乙基纤维素中的一种或多种，所述强碱为氢氧化钠，将0.1wt%~2wt%的模板剂溶解到0.5~5mol/L的氢氧化钠溶液中得到所述混合溶液C。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，配置反应釜底液D时，氨水浓度为：0.01~0.2mol/L，利用强碱溶液或者混合溶液C调节其pH为11.0~12.0，反应釜底液D的体积占反应釜体积的0.2~0.33。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，先按照预定比例加入混合溶液B时，混合溶液B的流速为3~5L/h。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，加入混合溶液A和混合溶液B时，混合溶液A的流速为3~6L/h，混合溶液B的流速为30~50L/h，同时加入混合溶液C控制pH为10.5~12.5，直到溶液的总体积达到反应釜体积的1/2~2/3倍。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，整个步骤2中维持反应温度为50~70℃，整个步骤2在保护气体的保护下进行，陈化时间为5~8h，洗涤时利用蒸馏水洗涤，干燥温度为110~130℃。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钠源为碳酸钠、氢氧化钠、硝酸钠、氯化钠中的一种或多种；所述低温预烧的温度为450℃~750℃，低温预烧的时间为4h~10h；所述高温煅烧的温度为800℃~960℃；所述高温煅烧的时间为10h~24h。

8.利用如权利要求1-7中任一项所述方法制备得到的阴阳离子共掺杂的镍锰基材料。

9.如权利要求8所述的阴阳离子共掺杂的镍锰基材料作为钠离子电池正极材料的应用。

10.一种钠离子电池用正极，其特征在于，通过以下方法制备：将如权利要求8所述的阴阳离子共掺杂的镍锰基钠离子材料与粘合剂、导电剂混合均匀后，再加入溶剂，搅拌后得到混合均匀的浆料，再均匀涂布在铝箔集流体上，烘干，切片，得到钠离子电池用正极。