一种正极材料及其制备方法、正极极片、钠离子电池和用电设备技术

技术编号：40608971 阅读：5 留言：0更新日期：2024-03-12 22:16

本发明专利技术涉及钠离子电池技术领域，具体而言，涉及一种正极材料及其制备方法、正极极片、钠离子电池和用电设备。正极材料主要由镍铁锰氢氧化物前驱体、铜源、钠源和添加剂制成；镍铁锰氢氧化物前驱体的中值粒径≤11μm，铜源的中值粒径≤10μm；添加剂中Mg元素的摩尔量与Ti元素和Zr元素摩尔量之和的比n<subgt;Mg</subgt;/(n<subgt;Ti</subgt;+n<subgt;Zr</subgt;)＝1；添加剂中金属元素的质量m<subgt;1</subgt;与镍铁锰氢氧化物前驱体和铜源的质量之和m<subgt;2</subgt;的比m<subgt;1</subgt;/m<subgt;2</subgt;＝0.001～0.01。本发明专利技术通过调控镍铁锰氢氧化物前驱体和铜源的中值粒径，并调控Mg、Ti、Zr这三种添加剂元素的添加比例，可以有效降低氧化铜杂峰含量，进而改善了正极材料的空气稳定性。

全部详细技术资料下载

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及钠离子电池，具体而言，涉及一种正极材料及其制备方法、正极极片、钠离子电池和用电设备。

技术介绍

1、钠离子电池具有成本低、高低温性能优异、安全性高、具备快充能力等优势，发展前景广阔。

2、在钠电池快速发展中，钠离子电池层状氧化物有着较高的理论容量，其中naniafebmnco2钠离子层状氧化物正极材料空气稳定性较差，因此在生产中往往掺杂cu使其成为naniafebmnccudo2以提高材料本身的空气稳定性。但是，在层状氧化物合成过程中，直接使用镍铁锰前驱体和钠盐、铜源烧结，由于cu未与钠盐和镍铁锰前驱体良好结合，容易出现cuo杂峰，导致所得正极材料的空气稳定性及电性能变差，这是目前亟待解决的难题。

3、有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

1、本专利技术的第一目的在于提供一种正极材料，通过调控镍铁锰氢氧化物前驱体和铜源的中值粒径，并调控mg、ti、zr这三种添加剂元素的添加比例，可以有效降低氧化铜杂峰含量，进而改善了正极材料的空气稳定性。解决了现有技术中出现cuo杂峰导致正极材料的空气稳定性及电性能变差的问题。

2、本专利技术的第二目的在于提供一种正极材料的制备方法。

3、本专利技术的第三目的在于提供一种正极极片。

4、本专利技术的第四目的在于提供一种钠离子电池。

5、本专利技术的第五目的在于提供一种用电设备。

6、为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：

8、其中，所述镍铁锰氢氧化物前驱体的中值粒径≤11μm，所述铜源的中值粒径≤10μm；

9、所述添加剂中含有mg元素、ti元素和zr元素，且所述mg元素的摩尔量与ti元素和zr元素摩尔量之和的比nmg/(nti+nzr)＝1；

10、所述添加剂中金属元素的质量m1与所述镍铁锰氢氧化物前驱体和所述铜源的质量之和m2的比m1/m2＝0.001～0.01。

11、优选地，所述镍铁锰氢氧化物前驱体的中值粒径为7～11μm。

12、优选地，所述正极材料的钝度为0.6～1.0。

13、优选地，所述正极材料的中值粒径为5～20μm。

14、优选地，所述正极材料的比表面积≤0.44m2/g。

15、优选地，所述镍铁锰氢氧化物前驱体的化学式为nixfeymnz(oh)2，其中0<x≤0.4，0<y≤0.4，0<z≤0.4，且x+y+z＝1。

16、本专利技术进一步提供了所述正极材料的制备方法，包括如下步骤：

17、将镍铁锰氢氧化物前驱体、铜源、钠源和添加剂混合并烧结，冷却后得到所述正极材料。

18、优选地，所述烧结的温度为750～1200℃。

19、优选地，所述烧结的保温时间为10～24h。

20、优选地，所述钠源中的钠元素的摩尔量与所述镍铁锰氢氧化物前驱体和所述铜源的摩尔量之和的比为0.95～1.1：1。

21、优选地，所述铜源中的铜元素的摩尔量与所述镍铁锰氢氧化物前驱体和所述铜源的摩尔量之和的比为0.01～0.2：1。

22、本专利技术又提供了一种正极极片，包括所述正极材料。

23、本专利技术另外提供了一种钠离子电池，包括所述正极极片。

24、本专利技术还提供了一种用电设备，包括所述钠离子电池。

25、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：

26、(1)本专利技术提供的正极材料，通过控制mg、ti、zr这三种元素的添加比例以及镍铁锰氢氧化物前驱体和铜源的中值粒径，可以有效降低氧化铜杂峰的含量，改善正极材料的空气稳定性。

27、(2)本专利技术提供的正极材料颗粒较圆滑，钝度接近1，比表面积低，正极材料颗粒的结构稳定性更好，因而不易与电解液发生副反应。

28、(3)本专利技术提供的正极材料，具有高容量，长循环，空气稳定性高的优势。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种正极材料，其特征在于，所述正极材料主要由镍铁锰氢氧化物前驱体、铜源、钠源和添加剂制成；

2.根据权利要求1所述正极材料，其特征在于，所述镍铁锰氢氧化物前驱体的中值粒径为7～11μm。

3.根据权利要求1所述正极材料，其特征在于，所述正极材料的钝度为0.6～1.0。

4.根据权利要求1所述正极材料，其特征在于，含有以下特征(1)至(2)中的至少一项：

5.根据权利要求1所述正极材料，其特征在于，所述镍铁锰氢氧化物前驱体的化学式为NixFeyMnz(OH)2，其中0<x≤0.4，0<y≤0.4，0<z≤0.4，且x+y+z＝1。

6.如权利要求1～5任一项所述正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述正极材料的制备方法，其特征在于，含有以下特征(1)至(4)中的至少一项：

8.一种正极极片，其特征在于，包括如权利要求1～5任一项所述正极材料。

9.一种钠离子电池，其特征在于，包括如权利要求8所述正极极片。

10.一种用电设备

...

【技术特征摘要】

1.一种正极材料，其特征在于，所述正极材料主要由镍铁锰氢氧化物前驱体、铜源、钠源和添加剂制成；

2.根据权利要求1所述正极材料，其特征在于，所述镍铁锰氢氧化物前驱体的中值粒径为7～11μm。

3.根据权利要求1所述正极材料，其特征在于，所述正极材料的钝度为0.6～1.0。

4.根据权利要求1所述正极材料，其特征在于，含有以下特征(1)至(2)中的至少一项：

5.根据权利要求1所述正极材料，其特征在于，所述镍铁锰氢氧化物前驱体的化学式为nixfeymnz(oh)2，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：程斯琪，岑杰，戚兴国，李树军，唐堃，
申请(专利权)人：溧阳中科海钠科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：

全部详细技术资料下载我是这个专利的主人