一种层状中镍二元类单晶钠电正极材料制备方法及其应用与流程

本发明涉及电池材料领域，尤其涉及一种层状中镍二元类单晶钠电正极材料制备方法及其应用。

背景技术：

1、随着全球新能源产业的快速发展，电池产业得到飞速蓬勃的发展，并且大量的应用于电动汽车、储能电站及手机等电子产品。目前，锂电池一直是电池体系的主导，但21年中以来碳酸锂价格飙升，锂电池成本大幅提升，给产业链带来压力，从而企业寻求新材料体系进行突破。这其中，因为钠离子电池天然成本优势，以及对应的国内供给充足，供应链更为安全，逐渐引起了企业和研发人员的注意。随着各方在纳电上的研发投入纳电研发进展快速，钠电池技术及材料逐步具备产业化的可能，同时钠离子行业标准制定在即但是，钠离子电池的产业化面临着一系列问题。正极材料在高容量、高稳定性和低成本等方面难以兼顾；目前市面上多是以普鲁士蓝、普鲁士白、聚阴离子、层状氧化物等为钠电正极材料。

2、现有技术，cn115108566b提供了一种长寿命铁基普鲁士蓝正极材料，并将其应用于钠离子电池的正极材料当中，虽然其声称可以获得更高的容量和更优异的循环稳定性，但受制于普鲁士蓝本身，其容量和稳定性也存在上限。

3、因此，为了彻底解决上述问题，本申请中提供了一种层状中镍二元类单晶钠电正极材料制备方法。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明第一方面提供了一种层状中镍二元类单晶钠电正极材料制备方法，步骤包括以下几步：s1：将nixmny(oh)2装入匣钵，并在气体氛围中匀速升温至200～900℃并保温3～20h；s2：将s1所得物料降至室温后进行粗碎处理1～10次；s3：将处理后的nixmny(oh)2与na2co3混配，得混配料；s4：将混配料1～10kg装进莫来石匣钵中，并且将装钵后的物料在气体氛围下匀速升温至200～1000℃并保温3～30h；s5：保温后的物料温度降至室温后进行粗碎及细碎处理，并且将处理后的物料进行100～400目的分级筛进行1～5次过筛后进行除磁，即得namninmnzo2。

2、作为一种优选的方案，所述nixmny(oh)2中的x和y分别为ni和mn在化合物中的摩尔量。

3、作为一种优选的方案，所述namninmnzo2中的m，n和z分别为na，ni和mn在化合物中的摩尔量。

4、作为一种优选的方案，所述nixmny(oh)2中x为0.5～0.6，y为0.4～0.5。

5、作为一种优选的方案，所述nixmny(oh)2中x为0.55，y为0.45。

6、作为一种优选的方案，所述s1中匀速升温的速率为1～10℃/min；所述s4中匀速升温的速率为1～10℃/min。

7、作为一种优选的方案，所述nixmny(oh)2与na2co3的混配质量比为0.9～1：0.9～1.4。

8、作为一种优选的方案，所述nixmny(oh)2与na2co3的混配质量比为1：1～1.2。

9、作为一种优选的方案，所述气体氛围为空气、氧气、氮气、氦气中的任一种。

10、作为一种优选的方案，所述namninmnzo2中m为1～1.2，n为52～56，z为43～45。

11、作为一种优选的方案，所述namninmnzo2中m为1～1.2，n为55，z为45。

12、作为一种优选的方案，所述s1中匀速升温至600～800℃，匀速升温速率为5～6℃/min。

13、作为一种优选的方案，所述s1中匀速升温至600℃，匀速升温速率为6℃/min。

14、作为一种优选的方案，所述s4中匀速升温至900～950℃，匀速升温速率为6～7℃/min。

15、作为一种优选的方案，所述s4中匀速升温至950℃，匀速升温速率为6℃/min。

16、作为一种优选的方案，所述100～400目的分级筛为100目、200目、325目、400目分级筛中的任一种。

17、作为一种优选的方案，所述100～400目的分级筛为325目分级筛。

18、本申请中，通过上述方案所制得的正极材料不仅具有优异的高容量和环境稳定性，还能够在制备的过程中表面物料对于匣钵的腐蚀，且制备周期短，有效降低了制备成本，且大幅度改善了正极材料的形貌。本申请人认为，本申请中通过采用nixmny(oh)2与na2co3的混配方案不仅能够有效形成良好的单晶钠结构，其存在的物料成分都不容易对于匣钵钵体造成明显的腐蚀作用，且伴随固定的匀速升温速率能够有效避免在高温焙烧环境中晶体间的错位现象，从而大幅度地改善正极材料形貌。

19、本发明第二方面提供了一种上述的层状中镍二元类单晶钠电正极材料制备方法的应用，包括该制备方法在制备钠离子电池工艺中的应用。

20、有益效果：

21、1、本发明提供的一种层状中镍二元类单晶钠电正极材料，其制备过程中，能够有效避免对于匣钵钵体的腐蚀作用，从而在制备过程中有效保护制备设备，降低设备维护成本。

22、2、本发明提供的一种层状中镍二元类单晶钠电正极材料，其具有优异的容量以及循环稳定性，循环保持率更加的稳定，能够有效应用于钠离子电池当中，作为正极材料使用。

23、3、本发明提供的一种层状中镍二元类单晶钠电正极材料，其能够大幅度地改善正极材料的形貌，并且降低正极材料的焙烧周期，降低正极材料的制备成本。

24、4、本发明提供的一种层状中镍二元类单晶钠电正极材料，其制备方法工艺简单易操作，工艺衔接流程，不涉及到复杂的化学反应，对于环境也较为友好。

25、5、本发明提供的一种层状中镍二元类单晶钠电正极材料，通过采用nixmny(oh)2与na2co3的混配方案不仅能够有效形成良好的单晶钠结构，其存在的物料成分都不容易对于匣钵钵体造成明显的腐蚀作用，且伴随固定的匀速升温速率能够有效避免在高温焙烧环境中晶体间的错位现象，从而大幅度地改善正极材料形貌。

技术特征：

1.一种层状中镍二元类单晶钠电正极材料制备方法，其特征在于：步骤包括以下几步：s1：将nixmny(oh)2装入匣钵，并在气体氛围中匀速升温至200～900℃并保温3～20h；s2：将s1所得物料降至室温后进行粗碎处理1～10次；s3：将处理后的nixmny(oh)2与na2co3混配，得混配料；s4：将混配料1～10kg装进莫来石匣钵中，并且将装钵后的物料在气体氛围下匀速升温至200～1000℃并保温3～30h；s5：保温后的物料温度降至室温后进行粗碎及细碎处理，并且将处理后的物料进行100～400目的分级筛进行1～5次过筛后进行除磁，即得namninmnzo2；

2.根据权利要求1所述的层状中镍二元类单晶钠电正极材料制备方法，其特征在于：所述nixmny(oh)2中x为0.5～0.6，y为0.4～0.5。

3.根据权利要求2所述的层状中镍二元类单晶钠电正极材料制备方法，其特征在于：所述s1中匀速升温的速率为1～10℃/min；所述s4中匀速升温的速率为1～10℃/min。

4.根据权利要求3所述的层状中镍二元类单晶钠电正极材料制备方法，其特征在于：所述nixmny(oh)2与na2co3的混配质量比为0.9～1：0.9～1.4。

5.根据权利要求4所述的层状中镍二元类单晶钠电正极材料制备方法，其特征在于：所述气体氛围为空气、氧气、氮气、氦气中的任一种。

6.根据权利要求5所述的层状中镍二元类单晶钠电正极材料制备方法，其特征在于：所述namninmnzo2中m为1～1.2，n为52～56，z为43～45。

7.根据权利要求6所述的层状中镍二元类单晶钠电正极材料制备方法，其特征在于：所述s1中匀速升温至600～800℃，匀速升温速率为5～6℃/min。

8.根据权利要求7所述的层状中镍二元类单晶钠电正极材料制备方法，其特征在于：所述s4中匀速升温至900～950℃，匀速升温速率为6～7℃/min。

9.根据权利要求8所述的层状中镍二元类单晶钠电正极材料制备方法，其特征在于：所述100～400目的分级筛为100目、200目、325目、400目分级筛中的任一种。

10.一种根据权利要求1～9任意一项所述的层状中镍二元类单晶钠电正极材料制备方法的应用，其特征在于：包括该制备方法在制备钠离子电池工艺中的应用。

技术总结本发明涉及电池材料领域，尤其涉及一种层状中镍二元类单晶钠电正极材料制备方法及其应用。制备方步骤包括以下几步：S1：将Ni<subgt;x</subgt;Mn<subgt;y</subgt;(OH)<subgt;2</subgt;装入匣钵，并在气体氛围中匀速升温至200～900℃并保温3～20h；S2：将S1所得物料降至室温后进行粗碎处理1～10次；S3：将处理后的Ni<subgt;x</subgt;Mn<subgt;y</subgt;(OH)<subgt;2</subgt;与Na<subgt;2</subgt;CO<subgt;3</subgt;混配；S4：将混配料1～10kg装进莫来石匣钵中，在气体氛围下匀速升温至200～1000℃并保温3～30h；S5：物料温度降至室温后进行粗碎及细碎处理，并且进行100～400目的分级筛进行1～5次过筛后进行除磁，即得。所得正极材料其具有优异的容量以及循环稳定性，循环保持率更加的稳定。技术研发人员：王绍鹏,孙旭,陆和杰,李海强,万辉,李晓艳受保护的技术使用者：宁夏汉尧富锂科技有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5