钠离子电池材料多核前驱体及其制备方法、钠离子电池正极材料、钠离子电池和涉电设备.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115924990A(43)申请公布日2023.04.07(21)申请号202211524783.4H01M4/525(2010.01)(22)申请日2022.11.30H01M10/054(2010.01)(71)申请人湖南中伟新能源科技有限公司地址410600湖南省长沙市宁乡市宁乡经济技术开发区长兴村檀金路1号申请人中伟新材料股份有限公司(72)发明人李唯訚硕张雨英林艺佳廖文涛(74)专利代理机构北京超凡宏宇专利代理事务所(特殊普通合伙)11463专利代理师王闯(51)Int.Cl.C01G53/00(2006.01)H01M4/36(2006.01)H01M4/505(2010.01)权利要求书2页说明书10页附图4页(54)发明名称钠离子电池材料多核前驱体及其制备方法、钠离子电池正极材料、钠离子电池和涉电设备(57)摘要本申请提供一种钠离子电池材料多核前驱体及其制备方法、钠离子电池正极材料、钠离子电池和涉电设备，涉及钠离子电池领域。钠离子电池材料多核前驱体，该前驱体具有核壳结构包括多个疏松多孔的内核和包覆内核的致密的外壳。其制备方法包括：将包括络合剂、沉淀剂和水在内的原料混合得到底液；在惰性气氛下将包括镍源、锰源、亚铁源和水在内的混合盐溶液、络合剂和沉淀剂持续加入底液，程序调控搅拌速率和混合盐溶液的流速，反应得到多核团聚体；保持搅拌速率和混合盐溶液的流速，反应得到钠离子电池材料多核前驱体。本申请提供的前驱体，在充放电期间，钠离子从壳表面到各核的扩散距离缩短，有利于钠离子的嵌入和脱嵌，提高倍率性能。CN115924990ACN115924990A权利要求书1/2页1.一种钠离子电池材料多核前驱体，其特征在于，前驱体为核壳结构，包括多个疏松多孔的内核和包覆所述内核的致密的外壳。2.根据权利要求1所述的钠离子电池材料多核前驱体，其特征在于，所述内核满足以下条件中的一个或多个：a.单个所述内核的宽度为1.5‑4.0μm；b.单个所述内核的平均孔容为0.037‑0.046cm3/g；c.所述内核的一次颗粒呈类六边形板块状，厚度为0.04‑0.20μm，长度与厚度比为2‑10。3.根据权利要求1所述的钠离子电池材料多核前驱体，其特征在于，所述外壳满足以下条件中的一个或多个：d.一次颗粒组成沿径向排布，整体呈树冠状结构；e.所述外壳的一次颗粒呈板块状，厚度为0.08‑0.40μm，长度与厚度比为2‑15；f.所述外壳的表面到单个所述内核的最小距离为4‑8μm。4.根据权利要求1‑3任一项所述的钠离子电池材料多核前驱体，其特征在于，满足以下条件中的一个或多个：g.平均孔容为0.025‑0.041cm3/g；h.颗粒呈边缘不规则的类椭球形，长轴a与短轴b长度之比为1＜a：i.所述钠离子电池材料多核前驱体为镍铁锰氢氧化物；j.化学通式为NixMnyFe1‑x‑y(OH)2，其中，0.15≤x≤0.4，0.2≤y≤0.5；k.D50为6‑15μm，优选为8‑12μm；l.span为0.4‑1.0，优选为0.5‑0.8；m.比表面积为5‑15m2/g，优选为6‑14m2/g；n.振实密度≥1.3g/cm3，优选为1.7‑2.1g/cm3。5.一种权利要求1‑4任一项所述的钠离子电池材料多核前驱体的制备方法，其特征在于，包括：将包括部分络合剂、部分沉淀剂和水在内的原料混合得到底液；在惰性气体氛围下，将包括镍源、锰源、亚铁源和水在内的混合盐溶液、剩余部分的络合剂和剩余部分的沉淀剂持续加入所述底液，程序调控搅拌速率和所述混合盐溶液的流速，反应得到多核团聚体；保持搅拌速率和所述混合盐溶液的流速，反应得到所述钠离子电池材料多核前驱体。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，满足以下条件中的一个或多个：A.反应过程中，体系的pH为10‑12；B.所述程序调控包括：每间隔30‑90min降低所述搅拌速率并同时增大所述混合盐溶液的流速，所述搅拌速率的降幅为30‑120rpm/次，所述混合盐溶液的流速的升幅为前一次的1.5‑3倍；C.所述搅拌速率为300‑1000r/min，所述混合盐溶液的流速为反应容器总容积的1％/h‑8％/h；D.所述镍源包括硫酸镍、硝酸镍、乙酸镍中的一种或多种，所述锰源包括硫酸锰、硝酸2CN115924990A权利要求书2/2页锰、乙酸锰中的一种或多种，所述亚铁源包括硫酸亚铁、硝酸亚铁、氯化亚铁中的一种或多种；E.所述混合盐溶液的浓度为1.0‑2.2mol/L；F.所述沉淀剂包括氢氧化钠和/或氢氧化钾，所述络合剂包括碳酸氢氨、碳酸氨、氨水中的一种或多种；G.所述剩余部分的络合剂和所述剩余部分的沉淀剂以水溶液形式使用，沉淀剂浓度为2‑15mol/L，络合剂浓度为0.5‑