[发明专利]一种基于镍锰二元氧化物的钾离子电池正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种基于镍锰二元氧化物的钾离子电池正极材料，其化学式为：K_aX_mNi_bMn_cO₂；其中0.4≤a≤1.2，0≤m≤0.1，0.1≤b≤0.5，0.5≤c≤0.9，b+c=1；所述X包括Fe、Al、Mg或Li；

所述基于镍锰二元氧化物的钾离子电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）将可溶性的镍盐、锰盐、钾盐和掺杂元素盐溶解于有机溶剂与去离子水的混合溶剂中配成溶液A；

（2）将有机酸或者有机酸盐溶解于有机溶剂与去离子水形成的混合溶剂中得到溶液B；

（3）在搅拌下将溶液A加入到溶液B中，混合均匀并连续搅拌，得到悬浊液C；

（4）制备含有镍锰钾的前驱体粉末包括如下步骤之一：真空下加热悬浊液C直至蒸干水分得到含有镍锰钾的前驱体粉末；或者将悬浊液C过滤、干燥得到前驱体粉末；

（5）将步骤（4）得到的有机酸盐前驱体粉末进行研磨，预烧结，研磨，再焙烧，即得到化学式为K_aX_mNi_bMn_cO₂（0.4≤a≤1.2，0≤m≤0.1，0.1≤b≤0.5，0.5≤c≤0.9，b+c=1）的正极材料；

步骤（5）的具体操作为：将干燥后的前驱体材料进行研磨，在空气气氛中300~500℃预烧结3~6h，然后冷却至室温进行研磨，最后升温到700~1000℃焙烧8~20h。

2.根据权利要求1所述基于镍锰二元氧化物的钾离子电池正极材料，其特征为：步骤（1）中，所述镍盐为硝酸镍、乙酸镍、硫酸镍、氯化镍中的一种以上；所述锰盐为硝酸锰、乙酸锰、硫酸锰、氯化锰中的一种以上；所述钾盐为氢氧化钾、乙酸钾、碳酸钾、氯化钾、柠檬酸钾中的一种以上；所述掺杂元素盐为可溶性铁盐、可溶性铝盐、可溶性镁盐、可溶性锂盐中的一种以上；所述有机酸为乙酸、草酸、柠檬酸中的一种以上；所述有机溶剂为乙醇、丙酮、乙二醇中的一种以上；步骤（1）中，所述有机溶剂与去离子水的体积比1:1-4。

3.根据权利要求1所述基于镍锰二元氧化物的钾离子电池正极材料，其特征为：步骤（2）中，所述有机酸盐为乙酸盐、草酸盐、柠檬酸盐中的一种以上；所述有机酸为乙酸、草酸、柠檬酸中的一种以上；所述有机溶剂与去离子水的体积比为1:2-6。

4.根据权利要求1所述基于镍锰二元氧化物的钾离子电池正极材料，其特征为：步骤（3）中，所述混合方法为将溶液A滴加到溶液B中，滴加速度为1~2滴/s或者将溶液B滴加到溶液A中，滴加速度为1~2滴/s；步骤（3）中，所述搅拌的转速为200~500转/min，搅拌时间为6~12h。

5.根据权利要求1所述基于镍锰二元氧化物的钾离子电池正极材料，其特征为：步骤（4）中，所述加热的温度为60~120℃。

6.权利要求1所述基于镍锰二元氧化物的钾离子电池正极材料其制备方法，包括如下步骤：将含有镍锰钾的有机酸盐按照镍锰钾摩尔比为0.1-0.5:0.5-0.9:0.4-1.2的比例球磨混合得到有机酸盐前驱体粉末；将所得的有机酸盐前驱体粉末进行研磨，在空气气氛中300~500℃预烧结3~6h，然后冷却至室温进行研磨，最后升温到700~1000℃焙烧8~20h，即得到化学式为K_aX_mNi_bMn_cO₂（0.4≤a≤1.2，0≤m≤0.1，0.1≤b≤0.5，0.5≤c≤0.9，b+c=1）的正极材料。