一种正极材料、其制备方法及电池与流程

本申请涉及电池，尤其涉及一种正极材料、其制备方法及电池。

背景技术：

1、钠离子电池凭借钠资源丰富和低成本的优势，在大规模储能系统具有巨大的发展潜力。由于钠离子电池与锂电池工作原理相同，保留着锂电池的诸多优点，开发性能优异的高容量正极材料对于推进钠离子电池的商业化至关重要。目前，钠离子电池也是整个行业关注的焦点。在众多材料中，如金属氧化物、聚阴离子化合物和硫酸盐等，层状过渡金属氧化物由于具有较高的性价比成为钠离子电池正极材料重点候选者之一。

2、专利cn116632206a公布了一种混合层状氧化物钠离子电池正极材料，公开了正极材料以o3相钠电层状材料为主，级配一定比例的含锂化合物提高整体材料的压实密度。通过在钠镍铁锰氧化物里引入部分锂镍钴锰氧化物级配，可以利用两个不同种类氧化物在松装密度上的差别，填补单一材料在堆积时颗粒空隙，进一步提高材料的堆积密度和使用压实密度，然而含锂化合物不具备电化学活性，影响材料的能量密度。

3、目前，行业内为了提升该类材料体积能量密度，通常采用大小颗粒混掺的方法提高材料压实密度从而达到目的。其中提高压实常用方法有大小颗粒材料单独烧结完成后再混掺的工艺，该方法明显增加工序；另外有大小颗粒前驱体先混掺后烧结的工艺，然而大小颗粒前驱体最佳烧结温度不同，因此会影响材料整体克容量发挥。

4、此外，该类材料表面直接与电解液接触产生的副反应较大，容易导致材料内部元素锰溶出，造成其循环性能恶化。掺杂包覆是材料改性方法中常用的手段，能够抑制表界面副反应、提升材料电子及离子传导性，从而改善材料循环稳定性及倍率性能。但是，常规方法掺杂与包覆多为分步操作，大多较为复杂，工艺流程偏多。

技术实现思路

1、本发明公开了一种正极材料、其制备方法及电池，以解决现有正极材料的压实密度偏低、循环及倍率性能不佳、制备工艺流程偏多的问题。

2、为了实现上述目的，本说明书实施例采用下述技术方案：

3、第一方面，提供一种正极材料的制备方法，包括以下步骤：

4、将复合前驱体与混合钠盐混合，煅烧后得到正极材料基体；

5、将所述正极材料基体、含锂化合物、含钴化合物混合，煅烧后得到正极材料；

6、所述复合前驱体包括氢氧根前驱体naxniafebmn1-a-b(oh)2和碳酸根前驱体naxniafebmn1-a-bco3，式中0.95≤x≤1.05，0.2≤a≤0.5，0.2≤b≤0.5，1-a-b＞0。

7、可选地，所述氢氧根前驱体与所述碳酸根前驱体的摩尔比为(1～5):1。

8、可选地，所述混合钠盐包括碳酸钠和氢氧化钠；所述碳酸钠与氢氧化钠的摩尔比为(2:1)～(1:3)。

9、可选地，在所述将复合前驱体与混合钠盐混合，煅烧后得到正极材料基体的步骤中，所述煅烧的温度为800-1000℃；和/或，

10、所述煅烧的氛围为氧气或空气；和/或，

11、所述煅烧的持续时间为8-20h。

12、可选地，所述含锂化合物为氢氧化锂、氧化锂、乙酸锂、碳酸锂中的一种或多种的组合。

13、可选地，所述含钴化合物为氢氧化钴、氧化钴、乙酸钴、草酸钴、碳酸钴中的一种或多种的组合。

14、可选地，所述正极材料基体为naxniafebmn1-a-bo2，式中0.95≤x≤1.05，0.2≤a≤0.5，0.2≤b≤0.5，1-a-b>0；

15、所述含锂化合物中的锂、所述含钴化合物中的钴和所述正极材料基体的摩尔比为1:1:（100-500）。

16、可选地，在所述将所述正极材料基体、含锂化合物、含钴化合物混合，煅烧后得到正极材料的步骤中，所述煅烧的温度为600-900℃；和/或，

17、所述煅烧的氛围为氧气或空气；和/或，

18、所述煅烧的持续时间为3-10h。

19、第二方面，提供一种正极材料，由第一方面中任一项所述的制备方法制得。

20、第三方面，提供一种电池，所述电池包括由第一方面中任一项所述的制备方法制得的正极材料或第二方面中所述的正极材料。

21、本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

22、本发明的正极材料、其制备方法及电池，通过烧结工艺优化、界面掺杂及表层包覆相结合的技术方案，不仅有效提升了正极材料的压实密度，而且改善了电池的循环及倍率性能，同时简化了制备工艺流程。

技术特征：

1.一种正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氢氧根前驱体与所述碳酸根前驱体的摩尔比为(1～5):1。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合钠盐包括碳酸钠和氢氧化钠；所述碳酸钠与氢氧化钠的摩尔比为(2:1)～(1:3)。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述将复合前驱体与混合钠盐混合，煅烧后得到正极材料基体的步骤中，所述煅烧的温度为800-1000℃；和/或，

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含锂化合物为氢氧化锂、氧化锂、乙酸锂、碳酸锂中的一种或多种的组合。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含钴化合物为氢氧化钴、氧化钴、乙酸钴、草酸钴、碳酸钴中的一种或多种的组合。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述正极材料基体为naxniafebmn1-a-bo2，式中0.95≤x≤1.05，0.2≤a≤0.5，0.2≤b≤0.5，1-a-b>0；和/或，

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述将所述正极材料基体、含锂化合物、含钴化合物混合，煅烧后得到正极材料的步骤中，所述煅烧的温度为600-900℃；和/或，

9.一种正极材料，其特征在于，由权利要求1-8中任一项所述的制备方法制得。

10.一种电池，其特征在于，所述电池包括由权利要求1-8中任一项所述的制备方法制得的正极材料或权利要求9中所述的正极材料。

技术总结本申请公开了一种正极材料、其制备方法及电池，制备方法包括以下步骤：将复合前驱体与混合钠盐混合，煅烧后得到正极材料基体；将所述正极材料基体、含锂化合物、含钴化合物混合，煅烧后得到正极材料，制得的正极材料用于电池。本发明通过烧结工艺优化、界面掺杂及表层包覆相结合的技术方案，不仅有效提升了正极材料的压实密度，而且改善了电池的循环及倍率性能，同时简化了制备工艺流程。技术研发人员：刘国锋,王碧琼,陈东旭,王猛,巩欣受保护的技术使用者：中国铁塔股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/27