[发明专利]一种钠离子电池四元正极材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种钠离子电池四元正极材料及其制备方法。钠离子电池四元正极材料的化学通式为Li_aNa_1‑aNi_bCo_xMn_yAl_zO₂，其中，x+y+z+b=1，1b≥1/3，0＜a＜1。制备方法包括：以铝掺杂的锂离子电池三元正极NCM为原料，按照锂元素与钠元素的摩尔比为a:1‑a向原料中加入钠源，得到混合物；将混合物分散活化，得到纳米级前驱浆料；对前驱浆料干燥处理，得到纳米级前驱材料；将纳米级前驱材料在氧气气氛下进行两步煅烧，得到钠离子电池四元正极材料。本发明的方法直接采用废旧的锂离子电池三元正极材料为原料，能够实现资源的再生利用。

技术领域

本发明涉及电池领域，更具地体讲，涉及一种钠离子电池四元正极材料及其制备方法。

背景技术

现如今，锂离子电池以高能量密度、高工作电压、几乎无记忆效应、安全性良好等诸多优点被广泛用于移动电子设备领域、航天航空领域、医疗领域等。随着锂离子电池使用量的增加，其在经过反复充放电后，活性材料会因为结构改变而失活报废，将产生数量巨大的废旧锂离子电池正极材料。并且电极材料中含有大量的镍、铁、锰、钴、锂等有价金属，如不对上述有价金属进行回收将浪费大量的金属资源。为此，科学高效地回收利用废旧锂离子电池电极材料成为目前亟待解决的问题。

目前，对废旧锂离子电池电极材料进行回收利用已有相关报道，例如，公开号为CN106785177A、CN110061319A、CN105098281A和CN111074074A的发明专利申请，但现有的专利报道中至少存在以下不足：1）剥离后的正极料处理仍然引入湿法浸出-沉淀的过程，技术难度大，工艺流程长；2）需要进行废旧材料中粘结剂和导电碳的分离，会增加技术难度和处理成本。并且，现有技术中并没有相关报道利用废旧的锂离子电极正极材料再生为钠离子电池层状正极。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本发明的目的之一在于提供一种技术难度小，工艺流程短且能够显示利用锂离子电池正极材料再生为钠离子电池正极材料的制备方法。

为了实现上述目的，本发明的一方面提供了一种钠离子电池四元正极材料，四元正极材料的化学通式为Li_aNa_1-aNi_bCo_xMn_yAl_zO₂，其中，x+y+z+b=1，1b≥1/3，0＜a＜1。

本发明的另一方面提供了一种钠离子电池四元正极材料制备方法，可以包括以下步骤：以铝掺杂的锂离子电池三元正极NCM为原料，按照锂元素与钠元素的摩尔比为a:1-a向原料中加入钠源，得到混合物；或以锂离子电池三元正极NCM为原料，按照锂元素与钠元素的摩尔比为a:1-a向原料中加入钠源，并按所制备四元正极材料需要铝元素的量，向原料中加入铝的氧化物或铝的氢氧化物，得到混合物；将混合物分散活化，得到纳米级前驱浆料；对前驱浆料干燥处理，得到纳米级前驱材料；将纳米级前驱材料在氧气气氛下进行两步煅烧，得到化学通式为Li_aNa_1-aNi_bCo_xMn_yAl_zO₂的钠离子电池四元正极材料，其中，x+y+z+b=1，1b≥1/3，0＜a＜1。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

（1）本发明的方法避免了浸出-沉淀过程，工艺流程短，技术难度小；

（2）本发明的制备方法无需焙烧脱除粘结剂和导电剂，能够避免环境污染，环境友好；

（3）本发明的制备方法直接采用废旧的锂离子电池三元正极材料为原料制备钠离子电池的正极材料，能够实现资源的再生利用，并且在制备过程中仅是加入少量的钠源，成本低廉；