正极活性材料及其制备方法与流程

本申请涉及正极活性材料，尤其涉及一种正极活性材料及其制备方法。

背景技术：

1、在钠离子层状氧化物正极活性材料中，因为过渡金属层间隙大，导致钠离子容易脱出，特别是在有水和二氧化碳存在的条件下，正极表面存在大量的游离的钠离子，以氢氧化钠和碳酸钠的形式存在。氢氧化钠的存在导致电池极片中高规整度的粘结剂聚偏氟乙烯中c～h和c～f键连续脱hf，形成c＝c双键产生化学交联，最终导致浆料凝胶。

2、另一方面，钠离子电池中因为负极首效低，导致正极容量发挥低，因此通常需要采用补钠的方式提升电池首效。两种形态的游离的钠离子的存在都会影响材料的性能发挥和加速循环衰减，因此需要控制正极活性材料表面的游离的钠离子。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供一种正极活性材料及其制备方法，旨在改善现有的正极活性材料中表面游离的钠离子带来的问题。

2、本申请实施例是这样实现的，一种正极活性材料，包括：基体和附体；

3、所述附体覆盖在所述基体表面；

4、其中，所述附体包含可溶性碱；所述可溶性碱包括na2co3和naoh；

5、在所述可溶性碱中所述na2co3和naoh的质量百分比之和的取值范围包括1.6～3.2wt％；并且所述na2co3和naoh的质量比的取值范围包括7～30。

6、可选的，在本申请的一些实施例中，所述基体包括钠离子层状氧化物。

7、可选的，在本申请的一些实施例中，所述基体的化学式为nax(niafebmn1-a-b)o2my，其中m为li，mg，ca，cu，al，co，zr，ti，sn，sb，ta，w，b的一种或多种。

8、可选的，在本申请的一些实施例中，0.65≤x≤1.05，0.1≤a≤0.6，0.1≤b≤0.50，0＜y≤3wt％。

9、可选的，在本申请的一些实施例中，所述正极活性材料被构造为粉体材料，所述正极活性材料的振实密度取值范围包括1.8～2.5g/cm3。

10、相应的，本申请实施例还提供一种正极活性材料的制备方法，包括如下步骤：

11、制备镍铁锰基的第一前驱体；

12、将所述第一前驱体与第一配料进行混合和烧结制备得到第一产物；

13、将所述第一产物与酸性粉末混合和烧结后制备得到所述正极活性材料；

14、其中，所述正极活性材料包括基体和附体；所述附体覆盖在所述基体表面；所述附体包含可溶性碱；所述可溶性碱包括na2co3和naoh；在所述可溶性碱中所述na2co3和naoh的质量百分比之和的取值范围包括1.6～3.2wt％；并且所述na2co3和naoh的质量比的取值范围包括7～30。

15、可选的，在本申请的一些实施例中，所述制备镍铁锰基的第一前驱体，包括如下步骤：

16、以niso4·6h2o、feso4·7h2o和mnso4·h2o作为溶质，按照配比niafebmn1-a-bso4配制第一溶液，所述第一溶液中niafebmn1-a-bso4的摩尔浓度的取值范围包括2～2.4mol/l；

17、以naoh作为溶质配置第二溶液，所述第二溶液中naoh的摩尔浓度的取值范围包括4～6mol/l；

18、在氮气气氛下，在一个反应釜中配置含有氨水(2～8g/l)和1ml水合肼的釜底液；

19、将所述第一溶液和第二溶液共同注入所述反应釜反应，在一定搅拌速度和反应温度下，设定初始ph值11.8～12.3范围内，反应30～60min后，调整ph到11.3～11.7维持不变，直至前驱体粒度长大到目标粒度值，第一和第二溶液结束进料；

20、将所述反应釜中的固液通过压滤方式分离得到沉淀物，对沉淀物进行洗涤和烘干以获得所述第一前驱体；

21、将所述反应釜中的固液通过压滤方式分离得到沉淀物，对沉淀物进行洗涤和烘干以获得所述第一前驱体。

22、可选的，在本申请的一些实施例中，所述将所述第一前驱体与第一配料进行混合和烧结制备得到第一产物，包括如下步骤：

23、将第一前驱体和第一配料进行混合以获得第一混料；

24、将所述第一混料进行第一烧结处理以获得所述第一产物；

25、其中，所述第一配料包括碳酸钠和金属氧化物；所述第一烧结处理的烧结温度取值范围包括700～1000℃；所述第一烧结处理的烧结时间取值范围包括8～15h；所述第一烧结处理的烧结气氛包括空气气氛。

26、可选的，在本申请的一些实施例中，所述将所述第一产物与酸性粉末混合和烧结后制备得到所述正极活性材料，包括如下步骤：

27、将所述第一产物与所述酸性粉末进行混合；

28、将混合后的所述第一产物与所述酸性粉末进行第二烧结处理以获得所述正极活性材料；

29、其中，所述酸性粉末包括硼酸及磷酸氢二铵；所述第二烧结处理的烧结温度取值范围包括200～500℃；所述第二烧结处理的烧结时间取值范围包括3～8h；所述第二烧结处理的烧结气氛包括氧气气氛。

30、可选的，在本申请的一些实施例中，所述基体的化学式为nax(niafebmn1-a-b)o2my，其中m为li，mg，ca，cu，al，co，zr，ti，sn，sb，ta，w，b的一种或多种；其中，0.65≤x≤1.05，0.1≤a≤0.6，0.1≤b≤0.50，0＜y≤3wt％；其中，所述m为所述基体的掺杂和/或包覆的元素。

31、本申请有益之处在于提供了一种通过控制游离的钠离子从而改善正极性能的正极活性材料及其制备方法。

技术特征：

1.一种正极活性材料，包括：基体；其特征在于：

2.如权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于：

3.如权利要求2所述的正极活性材料，其特征在于：

4.如权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于：

5.如权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于：

6.一种正极活性材料的制备方法，包括如下步骤：

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于：

8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于：

9.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于：

10.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于：

技术总结
本申请公开了一种正极活性材料及其制备方法，其中，正极活性材料包括：基体和附体；所述附体覆盖在所述基体表面；其中，所述附体包含可溶性碱；所述可溶性碱包括Na<subgt;2</subgt;CO<subgt;3</subgt;和NaOH；在所述可溶性碱中所述Na<subgt;2</subgt;CO<subgt;3</subgt;和NaOH的质量百分比之和的取值范围包括1.6～3.2wt％；并且所述Na<subgt;2</subgt;CO<subgt;3</subgt;和NaOH的质量比的取值范围包括7～30。本申请有益之处在于提供了一种通过控制游离的钠离子从而改善正极性能的正极活性材料及其制备方法。

技术研发人员：陈龙,罗鑫,骆亦琦,李子坤,黄友元
受保护的技术使用者：深圳市贝特瑞新能源技术研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31