改性钠离子电池无钴正极材料、其制备方法及钠离子电池.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113851652A(43)申请公布日2021.12.28(21)申请号202110991410.7(22)申请日2021.08.26(71)申请人蜂巢能源科技有限公司地址213200江苏省常州市金坛区鑫城大道8899号(72)发明人潘海龙李子郯杨红新(74)专利代理机构北京康信知识产权代理有限责任公司11240代理人张美月(51)Int.Cl.H01M4/62(2006.01)H01M4/505(2010.01)H01M4/525(2010.01)H01M10/054(2010.01)权利要求书2页说明书12页附图2页(54)发明名称改性钠离子电池无钴正极材料、其制备方法及钠离子电池(57)摘要本发明提供了一种改性钠离子电池无钴正极材料、其制备方法及钠离子电池。上述制备方法包括：对钠源、镍源、锰源和掺杂剂进行第一烧结处理，得到第一烧结产物，掺杂剂可以采用以下化学式表示：McDd，其中M元素选自第IA族、第IIA族、第IIIA族、第IIIB族、第IVB族、第VB族或第VIB族元素中的一种，D元素选自第IIIA族、第VA族或第VIIA族元素中的一种；在氧气或空气气氛下，对第一烧结产物和包覆剂进行第二烧结处理，得到改性钠离子电池无钴正极材料。采用上述方法制得的改性钠离子电池无钴正极材料具有成本低和结构稳定的优点，能够大幅提升正极材料的长效循环稳定性和电化学比容量及倍率性能。CN113851652ACN113851652A权利要求书1/2页1.一种改性钠离子电池无钴正极材料的制备方法，其特征在于，所述改性钠离子电池无钴正极材料的制备方法包括：对钠源、镍源、锰源和掺杂剂进行第一烧结处理，得到第一烧结产物，所述掺杂剂可以采用以下化学式表示：McDd，其中，M元素选自第IA族、第IIA族、第IIIA族、第IIIB族、第IVB族、第VB族或第VIB族元素中的一种，D元素选自第IIIA族、第VA族或第VIIA族元素中的一种；在氧气或空气气氛下，对所述第一烧结产物和包覆剂进行第二烧结处理，得到所述改性钠离子电池无钴正极材料。2.根据权利要求1所述的改性钠离子电池无钴正极材料的制备方法，其特征在于，当所述M元素为第IA族的元素时，以占所述掺杂剂中的M元素、所述镍源中的镍元素、所述锰源中的锰元素的摩尔数之和的百分含量计，所述掺杂剂中M元素的含量为0.1～1％；当所述M元素为第IIA族的元素时，以占所述掺杂剂中的M元素、所述镍源中的镍元素、所述锰源中的锰元素的摩尔数之和的百分含量计，所述掺杂剂中M元素的含量为0.1～2％；当所述M元素为第IIIA族的元素时，以占所述掺杂剂中的M元素、所述镍源中的镍元素、所述锰源中的锰元素的摩尔数之和的百分含量计，所述掺杂剂中M元素的含量为0.3～1％；当所述M元素为第IIIB族的元素时，以占所述掺杂剂中的M元素、所述镍源中的镍元素、所述锰源中的锰元素的摩尔数之和的百分含量计，所述掺杂剂中M元素的含量为0.2～1％；当所述M元素为第IVB族的元素时，以占所述掺杂剂中的M元素、所述镍源中的镍元素、所述锰源中的锰元素的摩尔数之和的百分含量计，所述掺杂剂中M元素的含量为0.3～2％；当所述M元素为第VB族的元素时，以占所述掺杂剂中的M元素、所述镍源中的镍元素、所述锰源中的锰元素的摩尔数之和的百分含量计，所述掺杂剂中M元素的含量为0.2～1％；当所述M元素为第VIB族的元素时，以占所述掺杂剂中的M元素、所述镍源中的镍元素、所述锰源中的锰元素的摩尔数之和的百分含量计，所述掺杂剂中M元素的含量为0.4～2％。3.根据权利要求1或2所述的改性钠离子电池无钴正极材料的制备方法，其特征在于，所述M元素选自Al、Ti、Ta、Zr、Sr、Rb、Mg、Y、Cs、Cr、W、Nb、Ba和Mo组成的组中的一种或多种，所述D元素选自N、Cl、F和B组成的组中的一种或多种；优选地，所述掺杂剂选自ZrN、SrF2、WB、CrB和WB2组成的组中的一种或多种。4.根据权利要求1至3中任一项所述的改性钠离子电池无钴正极材料的制备方法，其特征在于，所述第一烧结处理的温度为700～1100℃，时间为6～20h；优选地，所述第一烧结处理的温度为800～950℃，时间为8～15h。5.根据权利要求4所述的改性钠离子电池无钴正极材料的制备方法，其特征在于，所述第二烧结处理的温度为300～900℃，时间为3～10h；优选地，所述第二烧结处理的温度为500～800℃，时间为4～7h；优选地，所述第一烧结产物与所述包覆剂的重量比为100:(0.1～0.5)。6.根据权利要求1或5所述的改性钠离子电池无钴正极材料的制备方法，其特征在于，所述包覆剂选自所述M元素的氧化物和/或所述M元素的氢氧化物，其中