本发明专利技术提供了一种钠电前驱体及其制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：(1)将镍盐、锰盐和铁盐与溶剂混合得到溶液A，将铜盐、络合剂和溶剂混合得到溶液B，将锂盐、锌盐、钛盐或镁盐其中的一种或多种和溶剂混合得到溶液C；(2)将碱液、氨水和溶液A并流注入底液进行一步共沉淀反应，将氨水、碱液和溶液B并流注入进行二步共沉淀反应；(3)并流注入沉淀剂溶液和溶液C进行三步共沉淀反应得到所述钠电前驱体，本发明专利技术通过分步共沉淀的方法制备一种高熵超晶格钠电前驱体，所述钠电前驱体在降低材料成本的同时，提高前驱体的钠离子脱嵌能力，进而提高材料的容量保持率和循环性能。而提高材料的容量保持率和循环性能。
【技术实现步骤摘要】
一种钠电前驱体及其制备方法和应用
[0001]本专利技术属于钠离子电池
，涉及一种钠电前驱体及其制备方法和应用。
技术介绍
[0002]在能源短缺的当下，健康有序发展锂离子电池、钠离子电池等新型储能电池尤为重要，伴随着国家对动力电池能量密度要求的提高和对钠离子电池早些进入市场缓解储能压力的迫切希望。目前，钠离子电池的能量密度相对较低，尽管层状氧化物正极材料有着较高的理论容量，但提高充电截止电压会带来金属溶出、电解液分解等问题。因此，需要在现有电压范围内研究能够发挥更多容量、能够有效抑制电解液分解，减少金属溶出的方法。
[0003]钠离子电池相对于锂离子具有原材料低成本和大储量的有点，在化学储能、低速电动车、基站建设等方面具有极大优势。
[0004]CN113644268A公开了一种钠离子电池层状正极材料及其制备方法，其将钠源材料与M源材料在惰性气体保护下进行球磨混合形成粉末，高温煅烧形成Na
x
MO2层状材料之后研磨成复合粉末，将复合粉末与掺杂包覆盐溶液在加热状态下搅拌混合直至溶剂完全挥发得到包覆掺杂粉末，再次煅烧所得包覆掺杂粉末并冷却后即得钠离子电池层状正极材料。
[0005]CN115207352A公开了一种钠离子电池正极材料、其制备方法和钠离子电池。所述钠离子电池正极材料为层状结构，所述钠离子电池正极材料经掺杂金属元素和硫元素共掺杂。
[0006]上述方案制得层状钠离子电池正极材料由于其层状结构会导致在充放电过程中出现容量和电压衰减快速的问题，影响其在实际中应用。
技术实现思路
[0007]本专利技术的目的在于提供一种钠电前驱体及其制备方法和应用，本专利技术通过分步共沉淀的方法，合理分步加入掺杂原料，可以制备一种高熵超晶格钠电前驱体，所述钠电前驱体凭借其独特的分层结构可以在降低材料成本的同时，提高前驱体的钠离子脱嵌能力，进而提高材料的容量保持率和循环性能。
[0008]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供了一种钠电前驱体制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0010](1)将镍盐、锰盐和铁盐与溶剂混合得到溶液A，将铜盐、络合剂和溶剂混合得到溶液B，将锂盐、锌盐、钛盐或镁盐其中的一种或多种和溶剂混合得到溶液C；
[0011](2)将碱液、氨水和溶液A并流注入底液进行一步共沉淀反应，将氨水、碱液和溶液B并流注入进行二步共沉淀反应；
[0012](3)并流注入沉淀剂溶液和溶液C进行三步共沉淀反应得到所述钠电前驱体。
[0013]本专利技术所述方法通过控制基础材料和各种掺杂原料的共沉淀顺序可以制备一种高熵氧化物前驱体，所述高熵氧化物前驱体具有共享结晶位的特点，能够稳定结构，提高循环性能，降低了容量和电压衰减的问题。
[0014]在一个优选方案中，若对材料的容量性能要求较高，则在溶液C中加入锂盐，若对材料的循环性能较高，则在溶液C中加入钛盐。
[0015]优选地，步骤(1)所述镍盐、锰盐、铁盐、铜盐、锌盐、钛盐或镁盐包括硫酸盐、硝酸盐或氯化物。
[0016]优选地，所述锂源包括硫酸锂。
[0017]优选地，所述络合剂包括氨水、乙酸、柠檬酸钠或乙二胺中的任意一种或至少两种的组合。
[0018]优选地，所述溶液B的中络合剂的质量浓度为2～5g/L，例如：2g/L、2.5g/L、3g/L、4g/L或5g/L等。
[0019]优选地，所述溶液A的总金属摩尔浓度为1.6～2.4mol/L，例如：1.6mol/L、1.8mol/L、2mol/L、2.2mol/L或2.4mol/L等。
[0020]优选地，步骤(2)所述底液包括氨水和碱液。
[0021]优选地，所述底液的pH为9～13，例如：9、10、11、12或13等。
[0022]优选地，所述底液中氨浓度为1～10g/L，例如：1g/L、2g/L、5g/L、8g/L或10g/L等。
[0023]优选地，所述底液的温度为40～100℃，例如：40℃、50℃、60℃、80℃或100℃等。
[0024]优选地，步骤(2)所述碱液的浓度为9～12mol/L，例如：9mol/L、9.5mol/L、10mol/L、11mol/L或12mol/L等。
[0025]优选地，所述氨水的浓度为7～10mol/L，例如：7mol/L、7.5mol/L、8mol/L、8.5mol/L、9mol/L或10mol/L等。
[0026]优选地，所述一步共沉淀反应的终点为体系内颗粒粒径a为3～12μm，例如：3μm、6μm、8μm、10μm或12μm等。
[0027]优选地，步骤(2)所述二步共沉淀反应后体系内颗粒粒径为b，b
‑
a＝0.8～3μm，例如：0.8μm、1μm、1.5μm、2μm或3μm等。
[0028]优选地，步骤(3)所述沉淀剂溶液的溶质包括氢氧化钠和/或氢氧化钾。
[0029]优选地，所述沉淀剂溶液的浓度为0.8～1.2mol/L，例如：0.8mol/L、0.9mol/L、1mol/L、1.1mol/L或1.2mol/L等。
[0030]优选地，步骤(3)所述三步共沉淀的时间为3～12h，例如：3h、4h、5h、8h或12h等。
[0031]优选地，所述三步共沉淀反应结束后体系内颗粒的粒径为c，c
‑
b＝0.3～0.8μm，例如：0.3μm、0.4μm、0.5μm、0.6μm或0.8μm等。
[0032]优选地，所述一步共沉淀反应、二步共沉淀反应和三步共沉淀反应的过程中均通入惰性气体。
[0033]优选地，所述一步共沉淀反应、二步共沉淀反应和三步共沉淀反应温度为40～100℃，例如：40℃、50℃、60℃、80℃或100℃等。
[0034]优选地，所述一步共沉淀反应、二步共沉淀反应和三步共沉淀反应的搅拌速度为200～500rpm，例如：200rpm、250rpm、300rpm、400rpm或500rpm等。
[0035]第二方面，本专利技术提供了一种钠电前驱体，所述钠电前驱体通过如第一方面所述方法制得，所述钠电前驱体的化学式为Ni
a
Fe
b
Cu
c
Mn
d
Li
e
Zn
x
Ti
y
Mg
z
(OH)2，(a+b+c+d+e+x+y+z＝1，且0.05<a<0.4，0.05<b<0.4，0.05<c<0.4，0.05<d<0.4，e<0.11，x<0.11，y<0.11，z<0.11)。
[0036]本专利技术所述钠电前驱体中，通过引入铜和铁价格低廉金属降低成本；掺杂锌本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种钠电前驱体制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)将镍盐、锰盐和铁盐与溶剂混合得到溶液A，将铜盐、络合剂和溶剂混合得到溶液B，将锂盐、锌盐、钛盐或镁盐其中的一种或多种和溶剂混合得到溶液C；(2)将碱液、氨水和溶液A并流注入底液进行一步共沉淀反应，将氨水、碱液和溶液B并流注入进行二步共沉淀反应；(3)并流注入沉淀剂溶液和溶液C进行三步共沉淀反应得到所述钠电前驱体。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述镍盐、锰盐、铁盐、铜盐、锌盐、钛盐或镁盐包括硫酸盐、硝酸盐或氯化物；优选地，所述锂盐包括硫酸锂；优选地，所述络合剂包括氨水、乙酸、柠檬酸钠或乙二胺中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述溶液B的中络合剂的质量浓度为2～5g/L；优选地，所述溶液A的总金属摩尔浓度为1.6～2.4mol/L。3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述底液包括氨水和碱液；优选地，所述底液的pH为9～13；优选地，所述底液中氨浓度为1～10g/L；优选地，所述底液的温度为40～100℃。4.如权利要求1
‑
3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述碱液的浓度为9～12mol/L；优选地，所述氨水的浓度为7～10mol/L；优选地，所述一步共沉淀反应的终点为体系内颗粒粒径为a，a为3～12μm。5.如权利要求1
‑
4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述二步共沉淀反应后体系内颗粒粒径为b，b
‑
a＝0.8～3μm。6.如权利要求1
‑
5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述锂沉淀剂溶液的溶质包括氢氧化钠和/或氢氧化钾；优选地，...
【专利技术属性】
技术研发人员：张坤，王文广，李聪，许开华，孙召建，贾冬鸣，
申请(专利权)人：格林美股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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