本申請涉(she)及(ji)鈉離子(zi)電(dian)(dian)池(chi)，尤其(qi)涉(she)及(ji)一種鈉離子(zi)電(dian)(dian)池(chi)正(zheng)極(ji)材料(liao)前驅體及(ji)其(qi)制(zhi)備方法、鈉離子(zi)電(dian)(dian)池(chi)正(zheng)極(ji)材料(liao)、鈉離子(zi)電(dian)(dian)池(chi)、涉(she)電(dian)(dian)設備。

背景技術：

1、由于鋰資(zi)源儲(chu)量不多以及成(cheng)本高的(de)(de)(de)問題，使得(de)鋰離子(zi)電池在大規模儲(chu)能領域(yu)的(de)(de)(de)應用(yong)受到(dao)制約(yue)。鈉離子(zi)電池與鋰離子(zi)電池具(ju)有相(xiang)同工(gong)作原(yuan)理(li)和相(xiang)似電池部件，具(ju)有良好的(de)(de)(de)產業(ye)基礎(chu)和顯著的(de)(de)(de)成(cheng)本優勢，在新(xin)型儲(chu)能和低速交通領域(yu)中具(ju)有廣闊的(de)(de)(de)應用(yong)空間。

2、層狀氧化(hua)物正極材(cai)料當前(qian)有(you)望最先實現商(shang)業(ye)化(hua)，然而(er)受限(xian)于當前(qian)鈉離(li)子(zi)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)產業(ye)鏈(lian)與材(cai)料性能的(de)(de)(de)不成(cheng)熟，鈉離(li)子(zi)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)的(de)(de)(de)單位(wei)能量原料成(cheng)本(元/wh)對(dui)(dui)比鋰離(li)子(zi)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)的(de)(de)(de)磷酸鐵(tie)鋰仍無法(fa)形成(cheng)優(you)勢，因此，如何(he)提高正極材(cai)料的(de)(de)(de)容量是當前(qian)鈉離(li)子(zi)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)所要解決的(de)(de)(de)重(zhong)點問題(ti)之(zhi)一，對(dui)(dui)于鈉離(li)子(zi)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)的(de)(de)(de)發展(zhan)具有(you)重(zhong)要意義。

技術實現思路

1、本申請的目的在于提供一種鈉離(li)子電池正極材(cai)料前驅體及其制備(bei)方法、鈉離(li)子電池正極材(cai)料、鈉離(li)子電池、涉電設備(bei)，以解(jie)決上述問題。

2、為(wei)實現以(yi)上目的，本申(shen)請采用以(yi)下技術方案：

3、本(ben)申請首先提(ti)供一種鈉離子(zi)電(dian)池正極(ji)材(cai)料前(qian)(qian)驅體，鈉離子(zi)電(dian)池正極(ji)材(cai)料前(qian)(qian)驅體包括多(duo)個二次(ci)顆粒(li)，二次(ci)顆粒(li)的孔容為0.10～0.30cm3/g。

4、優選地(di)，鈉離子電(dian)池正極材料前驅體的化學式為(wei)nixmnyfe1-x-y-zmz(oh)2，其(qi)中(zhong)，m選自zn、ti、mg、al、zr、ca、cu元素中(zhong)的任一種或多種，0.15≤x≤0.6，0.2≤y≤0.5，0≤z≤0.05。

5、可選地，鈉離子(zi)電池正極材料前(qian)驅(qu)體滿(man)足以下(xia)條件中的至少一個：

6、(1)鈉(na)離子電池正極材料前驅(qu)體(ti)的d50為3.0～7.0μm；

7、可選地，鈉離子(zi)電池(chi)正極(ji)材料前驅(qu)體的d50為3.5～5.0μm；

8、(2)鈉(na)離子電池正極(ji)材(cai)料前驅體(ti)的粒徑分布span值為0.80～1.25；

9、(3)鈉離子電池正極材料(liao)前驅體的振(zhen)實密度為0.9～1.8g/cm3；

10、(4)鈉(na)離子電(dian)池正極(ji)材料前(qian)驅體的(de)fwhm(100)≥0.45°；

11、可選(xuan)地(di)，鈉離子電池正極材料前(qian)驅體的(de)fwhm(100)為0.45°～0.80°。

12、可選地(di)，二(er)次(ci)顆粒(li)由多個(ge)一次(ci)顆粒(li)組成，二(er)次(ci)顆粒(li)表面的一次(ci)顆粒(li)呈(cheng)細片(pian)狀；

13、可(ke)選地，一次(ci)顆粒的平(ping)均厚度為15～85nm；

14、可選(xuan)地，一(yi)次顆粒的平(ping)均長度為100～500nm；

15、可選(xuan)地，一次顆粒的平均(jun)厚度為20～70nm，平均(jun)長(chang)度為200～400nm；

16、可選地，一次顆粒的平(ping)均長度與平(ping)均厚度之比為5～15。

17、本申請還(huan)提供一種如上述的(de)鈉(na)離(li)子電池正(zheng)極材料前驅體的(de)制備方法(fa)，包(bao)括：

18、將(jiang)絡合(he)劑和(he)沉淀劑混(hun)合(he)得到底液(ye)；

19、在底液(ye)中加入包括鎳、鐵、錳的金屬鹽混合溶液(ye)、沉(chen)淀(dian)劑和絡合劑進行共沉(chen)淀(dian)反(fan)應得到沉(chen)淀(dian)物，共沉(chen)淀(dian)反(fan)應過程中反(fan)應釜持續溢流；

20、將(jiang)沉淀物離心、洗滌、烘(hong)干、過篩后得到鈉離子電(dian)池正極(ji)材料(liao)前驅體。

21、優選(xuan)地，共(gong)沉淀(dian)反(fan)應(ying)滿足(zu)以下條件(jian)中的至少一個：

22、a.共沉淀反(fan)應過程中控制ph值為11.0～12.0；

23、b.共(gong)沉(chen)淀(dian)反應過程中控制氨濃度≤6g/l；

24、可(ke)選(xuan)地，共沉淀(dian)反應過程中控(kong)制氨(an)濃度為(wei)3～4g/l；

25、c.共沉(chen)淀反應(ying)過程中(zhong)攪拌速(su)度為160r/min～240r/min；

26、d.金(jin)屬鹽混合溶液的流量為反應釜(fu)可用(yong)體積(ji)的3～6％/h；

27、e.共(gong)沉淀反(fan)應過程中(zhong)控制(zhi)氧含量為1％～2％；

28、f.絡合劑為碳(tan)酸氫(qing)銨(an)、碳(tan)酸銨(an)、硫酸銨(an)、硫酸氫(qing)銨(an)、氨水、氯化銨(an)中的(de)一種或(huo)多種；

29、g.沉淀劑為碳酸(suan)鈉(na)、碳酸(suan)氫鈉(na)、氫氧(yang)化鈉(na)中的一(yi)種(zhong)或多種(zhong)；

30、h.金屬(shu)鹽混合溶液還(huan)包(bao)括選自zn、ti、mg、al、zr、ca、cu元素中的(de)任一種或(huo)多(duo)種金屬(shu)鹽。

31、優選地，底(di)液滿足以下條件(jian)中(zhong)的至少(shao)一個：

32、a.底液(ye)的ph值為10.0-12.0；

33、b.底液的氨濃度(du)為(wei)≤10g/l；

34、c.將(jiang)底液升(sheng)溫至30℃～60℃。

35、本申請還(huan)提(ti)供一種鈉離(li)子(zi)電池正極(ji)材(cai)料，鈉離(li)子(zi)電池正極(ji)材(cai)料的原料包括如上(shang)述(shu)的鈉離(li)子(zi)電池正極(ji)材(cai)料前驅體。

36、本(ben)申(shen)請還提供一種鈉離(li)子電(dian)池(chi)(chi)，包括(kuo)如上述的鈉離(li)子電(dian)池(chi)(chi)正(zheng)極材料(liao)。

37、本(ben)申請(qing)還提供一種涉電設備，包括(kuo)如(ru)上述的鈉離子電池。

38、與現有技術相比，本(ben)申請的(de)有益效(xiao)果包括：

39、本申請提供的鈉(na)離(li)子電池正極材料前驅(qu)(qu)體具有大孔(kong)容(rong)，結(jie)構疏松多孔(kong)，可以增加高溫燒結(jie)時前驅(qu)(qu)體的活性，讓(rang)鈉(na)源充分均勻的浸潤前驅(qu)(qu)體內部后(hou)發生共融反(fan)應，提高正極材料的結(jie)晶性能。

40、本申請提供的(de)(de)鈉離子電(dian)池(chi)正極(ji)材(cai)料前(qian)驅體(ti)(ti)的(de)(de)制備方法在共沉淀反(fan)應過程(cheng)中采(cai)用反(fan)應釜持續溢流降低(di)固含量，以及采(cai)用較大的(de)(de)進料流量，使(shi)得制備得到(dao)的(de)(de)鈉離子電(dian)池(chi)正極(ji)材(cai)料前(qian)驅體(ti)(ti)具有大孔容(rong)結構(gou)。

41、本(ben)申請提供(gong)的鈉離子電池(chi)正極材(cai)料結晶性能好。

42、本申(shen)請提供(gong)的(de)鈉離(li)子電(dian)池容量高，倍率性能好。

技術特征：

1.一種(zhong)鈉(na)離子(zi)電(dian)池(chi)正極材料前(qian)驅體，其特征在(zai)于，所(suo)述鈉(na)離子(zi)電(dian)池(chi)正極材料前(qian)驅體包括多(duo)個二次顆粒，所(suo)述二次顆粒的(de)孔(kong)容為0.10～0.30cm3/g。

2.根(gen)據權利要求1所述(shu)的鈉(na)離子(zi)電(dian)池正極(ji)材(cai)料(liao)前驅體(ti)，其特征(zheng)在(zai)于，所述(shu)鈉(na)離子(zi)電(dian)池正極(ji)材(cai)料(liao)前驅體(ti)的化學式為nixmnyfe1-x-y-zmz(oh)2，其中，m選自zn、ti、mg、al、zr、ca、cu元素中的任(ren)一(yi)種或多種，0.15≤x≤0.6，0.2≤y≤0.5，0≤z≤0.05。

3.根(gen)據(ju)權(quan)利要求(qiu)2所(suo)述(shu)的鈉離子電池正極材料前驅體，其特征在于(yu)，所(suo)述(shu)鈉離子電池正極材料前驅體滿足以下(xia)條件(jian)中的至少一個(ge)：

4.根據權利要(yao)求1所述(shu)的鈉離(li)子(zi)電池正極材料前驅體，其特征(zheng)在(zai)于(yu)，所述(shu)二次顆(ke)粒由多個一次顆(ke)粒組成，所述(shu)二次顆(ke)粒表(biao)面(mian)的所述(shu)一次顆(ke)粒呈細片狀(zhuang)；

5.一(yi)種如權利(li)要求1至4任一(yi)項所(suo)述的(de)鈉離子(zi)電池正極材料前驅體的(de)制備方法，其特征在于，包(bao)括：

6.根據權利(li)要求5所述的(de)制備方法，其(qi)特征在于，所述共沉淀反應滿足以下條件中(zhong)的(de)至(zhi)少一個：

7.根據權利(li)要(yao)求5或(huo)6所(suo)述的制備方(fang)法，其(qi)特(te)征在于，所(suo)述底液滿足以(yi)下條(tiao)件(jian)中的至少一個(ge)：

8.一(yi)種(zhong)鈉離子電(dian)池正(zheng)(zheng)極材料，其(qi)特征在于，所述(shu)鈉離子電(dian)池正(zheng)(zheng)極材料的(de)原料包括如權利要求1至(zhi)4任一(yi)項所述(shu)的(de)鈉離子電(dian)池正(zheng)(zheng)極材料前驅體。

9.一種鈉離子(zi)電池，其特征在于，包括(kuo)如權利要求8所述的鈉離子(zi)電池正(zheng)極材料(liao)。

10.一種涉電(dian)設(she)備，其特征在于，包(bao)括如(ru)權利(li)要求9所(suo)述的鈉(na)離子電(dian)池。

技術總結
本申請提供一種鈉離子電池正極材料前驅體及其制備方法、鈉離子電池正極材料、鈉離子電池、涉電設備，涉及鈉離子電池技術領域。該鈉離子電池正極材料前驅體包括多個二次顆粒，二次顆粒的孔容為0.10～0.30cm<supgt;3</supgt;/g，該鈉離子電池正極材料前驅體具有大孔容，結構疏松多孔，可以增加高溫燒結時前驅體的活性，讓鈉源充分均勻的浸潤前驅體內部后發生共融反應，提高正極材料的結晶性能。本申請提供的鈉離子電池正極材料前驅體的制備方法在共沉淀反應過程中采用反應釜持續溢流降低固含量，以及采用較大的進料流量，使得制備得到的鈉離子電池正極材料前驅體具有大孔容結構。

技術研發人員：李唯,袁國和,張雨英,胡明宇,訚碩
受保護的技術使用者：湖南中偉新能源科技有限公司
技術研發日：
技術公布日：2024/9/9