【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于鈉電池正極材料，尤其涉及一種利用高純碳酸鈉制備鈉電池正極材料的工藝。
技術(shù)介紹
1、目前鋰電池成本居高不下、安全性能難以保證，鉛蓄電池能量密度低、環(huán)境不友好，亟需開發(fā)一種低成本、高安全、高性能的電池滿足市場(chǎng)需求。鈉離子電池在資源、安全方面優(yōu)勢(shì)明顯，性能和成本方面已經(jīng)有所突破，能夠很好的貼合市場(chǎng)需求，鈉電池迎來了爆發(fā)式發(fā)展階段，鈉電池產(chǎn)業(yè)鏈逐步完善，部分企業(yè)已量產(chǎn)。2023年是鈉電池的產(chǎn)業(yè)化元年，未來將會(huì)逐步替代鉛酸電池和低端鋰電池。在新能源領(lǐng)域，鈉電池在低速電動(dòng)車、儲(chǔ)能方向應(yīng)用潛力巨大。短期將會(huì)率先應(yīng)用到低速電動(dòng)車、通信備電儲(chǔ)能賽道，已實(shí)現(xiàn)0到1的里程碑式裝車，有望在近期內(nèi)實(shí)現(xiàn)規(guī)模化放量。中長期應(yīng)用于動(dòng)力電池和大儲(chǔ)能，預(yù)計(jì)未來3-5年會(huì)迎來產(chǎn)業(yè)大發(fā)展，待鈉電池完全產(chǎn)業(yè)化，預(yù)計(jì)每年將有3000億以上市場(chǎng)需求。
2、鈉電池正極材料分為三類：過渡金屬氧化物類、聚陰離子類和普魯士藍(lán)類，其中過渡金屬氧化物正極因制備方法與鋰電三元正極相近，且設(shè)備兼容，故鋰電三元正極材料的廠商紛紛切入，布局企業(yè)較多，有望成為商業(yè)化發(fā)展最快的鈉電正極路線。過渡金屬氧化物類和聚陰離子類鈉離子電池的鈉源有碳酸鈉、氫氧化鈉、碳酸氫鈉、硫化鈉等，據(jù)專業(yè)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，未來3-5年鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)會(huì)有大發(fā)展，必將帶來正極材料需求的規(guī)模化增長，市場(chǎng)前景可觀。
3、鈉離子電池目前處于快速發(fā)展階段，但其在實(shí)用化進(jìn)程中仍面臨著諸多的問題與挑戰(zhàn)，無論是從能量密度、循環(huán)壽命還是從實(shí)際成本的角度看，都與實(shí)用需求存在一定的差距。雖然從理論上來看，鈉離子電
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本專利技術(shù)通過精確控制共沉淀過程中的ph值和溫度，優(yōu)化了前驅(qū)體的合成條件，通過共沉淀制得前驅(qū)體，再通過碳酸鈉沉淀得到正極材料
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，采用了如下技術(shù)方案：本專利技術(shù)提供了一種利用高純碳酸鈉制備鈉電池正極材料的工藝，包括如下步驟：
3、(1)將可溶性鎳鹽、可溶性鐵鹽和可溶性錳鹽溶解在去離子水中，得到混合鹽溶液，加入ε-聚賴氨酸鹽酸鹽溶液，采用氨水調(diào)節(jié)溶液的ph為9.5-11.2，進(jìn)行共沉淀，將所得沉淀干燥后，得到前驅(qū)體；
4、(2)將所述前驅(qū)體溶解在去離子水中得到前驅(qū)體溶液，再加入碳酸鈉溶液，混合均勻，冷凍干燥得到固體，沉淀物依次經(jīng)陳化、過濾、洗滌和干燥，再經(jīng)過球磨機(jī)粉碎，得到正極材料。
5、進(jìn)一步地，所述可溶性鎳鹽為硫酸鎳、硝酸鎳、氯化鎳或乙酸鎳中的一種。
6、進(jìn)一步地，所述可溶性鐵鹽為硫酸亞鐵、硝酸亞鐵、氯化亞鐵或乙酸亞鐵中的一種。
7、進(jìn)一步地，所述可溶性錳鹽為硫酸錳、硝酸錳、氯化錳或乙酸錳中的一種。
8、進(jìn)一步地，所述可溶性鎳鹽、可溶性鐵鹽和可溶性錳鹽的金屬元素摩爾比為1∶1∶1，所述混合鹽溶液的濃度為1.0-2.0mol/l。
9、進(jìn)一步地，所述ε-聚賴氨酸鹽酸鹽溶液的濃度為2.0-5.0mol/l。
10、進(jìn)一步地，所述共沉淀的溫度為40-60℃。
11、進(jìn)一步地，所述前驅(qū)體溶液的濃度為1.0-3.0mol/l。
12、進(jìn)一步地，所述碳酸鈉溶液的濃度為1.0-3.0mol/l。
13、進(jìn)一步地，所述碳酸鈉溶液與前驅(qū)體溶液的金屬摩爾比為1∶1。
14、本專利技術(shù)的有益效果是：
15、(1)本專利技術(shù)通過精確控制共沉淀過程中的ph值和溫度，優(yōu)化了前驅(qū)體的合成條件，通過ε-聚賴氨酸鹽酸鹽與鎳離子、鐵離子和錳離子共沉淀從而獲得了具有均勻形貌和高結(jié)晶度的正極材料前驅(qū)體，本專利技術(shù)還采用高純碳酸鈉作為鈉源，不僅保證了材料的高純度，還有助于提高材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和電化學(xué)性，在電化學(xué)測(cè)試中，本專利技術(shù)制備的正極材料展現(xiàn)出了更高的比容量和更長的循環(huán)壽命，這對(duì)于提高鈉電池的實(shí)用性有重要意義；
16、(2)本專利技術(shù)的工藝簡(jiǎn)單易行，成本低廉，具有很好的工業(yè)應(yīng)用前景。通過優(yōu)化的合成步驟和參數(shù)，本專利技術(shù)大幅降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)保持了材料的高性能。
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1.一種利用高純碳酸鈉制備鈉電池正極材料的工藝，其特征在于：包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用高純碳酸鈉制備鈉電池正極材料的工藝，其特征在于：所述可溶性鎳鹽為硫酸鎳、硝酸鎳、氯化鎳或乙酸鎳中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種利用高純碳酸鈉制備鈉電池正極材料的工藝，其特征在于：所述可溶性鐵鹽為硫酸亞鐵、硝酸亞鐵、氯化亞鐵或乙酸亞鐵中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種利用高純碳酸鈉制備鈉電池正極材料的工藝，其特征在于：所述可溶性錳鹽為硫酸錳、硝酸錳、氯化錳或乙酸錳中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種利用高純碳酸鈉制備鈉電池正極材料的工藝，其特征在于：所述可溶性鎳鹽、可溶性鐵鹽和可溶性錳鹽的金屬元素摩爾比為1∶1∶1，所述混合鹽溶液的濃度為1.0-2.0mol/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種利用高純碳酸鈉制備鈉電池正極材料的工藝，其特征在于：所述ε-聚賴氨酸鹽酸鹽溶液的濃度為2.0-5.0mol/L。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種利用高純碳酸鈉制備鈉電池正極材料的工藝，其特征在于：所述
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種利用高純碳酸鈉制備鈉電池正極材料的工藝，其特征在于：所述前驅(qū)體溶液的濃度為1.0-3.0mol/L。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種利用高純碳酸鈉制備鈉電池正極材料的工藝，其特征在于：所述碳酸鈉溶液的濃度為1.0-3.0mol/L。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種利用高純碳酸鈉制備鈉電池正極材料的工藝，其特征在于：所述碳酸鈉溶液與前驅(qū)體溶液的金屬摩爾比為1∶1。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種利用高純碳酸鈉制備鈉電池正極材料的工藝，其特征在于：包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用高純碳酸鈉制備鈉電池正極材料的工藝，其特征在于：所述可溶性鎳鹽為硫酸鎳、硝酸鎳、氯化鎳或乙酸鎳中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種利用高純碳酸鈉制備鈉電池正極材料的工藝，其特征在于：所述可溶性鐵鹽為硫酸亞鐵、硝酸亞鐵、氯化亞鐵或乙酸亞鐵中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種利用高純碳酸鈉制備鈉電池正極材料的工藝，其特征在于：所述可溶性錳鹽為硫酸錳、硝酸錳、氯化錳或乙酸錳中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種利用高純碳酸鈉制備鈉電池正極材料的工藝，其特征在于：所述可溶性鎳鹽、可溶性鐵鹽和可溶性錳鹽的金屬元素摩爾比為1∶1∶1，所述混合鹽溶液的濃度為1.0-2...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：徐雪艷，孔海鋒，呂凝，王園園，王曉麗，劉春艷，徐存壽，閆巧玲，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：山東海天生物化工有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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