[发明专利]一种钠离子电池高镍前驱体及其与正极材料的制备方法

权利要求书

1.一种钠离子电池高镍前驱体，其特征在于，化学分子式为Ni_1-x-y-zCo_yAl_zCu_z(OH)₂，其中0.2≥x+y+z，0.1≥x≥0.03，0.05≥y≥0.03，0.1≥z≥0.02。

2.一种权利要求1所述的钠离子电池高镍前驱体的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)用镍盐、钴盐、铜盐和铝盐配制金属离子浓度为0.3-6mol·L^-1的镍钴铜盐溶液；镍盐、钴盐、铜盐和铝盐中Ni:Co:Al:Cu的摩尔比为0.80-0.90：0.03-0.10：0.03-0.05：0.02-0.1；

配制铝金属离子和氢氧化钠的混合溶液，其中Al³⁺完全以AlO₂^-形式存在；

用络合剂配置浓度为0.5-7mol·L^-1的络合剂溶液；

用沉淀剂配置浓度0.5-10mol·L^-1的沉淀剂溶液；

2)向反应釜中加入去离子水，机械搅拌，用络合剂溶液和沉淀剂溶液调节至pH在9-12，控制体系温度恒定在30-60℃；

3)将溶液镍钴铜盐溶液、铝金属离子和氢氧化钠的混合溶液和络合剂溶液同时加入反应釜内，添加沉淀剂溶液调节体系pH在9-12；

4)反应结束后将得到的沉淀物过滤、洗涤，在70-200℃的真空干燥箱中干燥4-12h，得到Ni_1-x-y-zCo_yAl_zCu_z(OH)₂微米球前驱体。

3.根据权利要求2所述的一种钠离子电池高镍前驱体的制备方法，其特征在于：步骤1)中所述的Ni:Co:Al:Cu的摩尔比为0.83-0.86：0.05-0.08：0.035-0.04：0.04-0.06。

4.根据权利要求2所述的一种高镍前驱体的制备方法，其特征在于：步骤1)所述的镍盐、钴盐、铜盐和铝盐分别是含有相应元素的醋酸、硫酸盐、硝酸盐的一种或两种以上的混合物；所述的络合剂为氨水、柠檬酸、EDTA的一种或两种以上的混合物；沉淀剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、碳酸钠、碳酸氢钠一种或两种以上的混合物。

5.根据权利要求2所述的一种钠离子电池高镍前驱体的制备方法，其特征在于：步骤2)中所述的机械搅拌的搅拌速度为300-900rpm，体系温度控制在40-50℃。

6.一种利用权利要求1所述的高镍前驱体制备的钠离子电池正极材料，其特征在于：化学分子式为Na(Ni_1-x-y-zCo_yAl_zCu_z)O₂，其中0.2≥x+y+z，0.1≥x≥0.03，0.05≥y≥0.03，0.1≥z≥0.02。

7.一种利用权利要求1所述的高镍前驱体制备钠离子电池正极材料的方法，其特征在于：将Ni_1-x-y-zCo_yAl_zCu_z(OH)₂前驱体与钠盐混合均匀，先在250-550℃煅烧2-9h，升温，再在600-800℃煅烧5-15h，煅烧气氛是空气、氧气或者混合气，降温，将得到的产物研磨过筛得到Na(Ni_1-x-y-zCo_yAl_zCu_z)O₂型钠离子电池正极材料。

8.根据权利要求7所述的制备钠离子电池正极材料的方法，其特征在于：所述的钠盐为硝酸钠、碳酸钠、氢氧化钠、过氧化钠、超氧化钠一种或两种以上的混合物，钠盐中Na与Ni_1-x-y-zCo_yAl_zCu_z(OH)₂前驱体中Ni、Co、Al、Cu四种元素总量的摩尔比为0.95-1.05：1。

9.根据权利要求7所述的制备钠离子电池正极材料的方法，其特征在于：所述升温的升温速率为1-15℃·min^-1；所述降温的降温速率分为骤冷或控速5～20℃·min^-1。