锂钠正极材料及其制备方法和应用与流程

本申请涉及新能源，特别涉及一种锂钠正极材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着能源与环境问题的日益凸显，新能源产业得到了越来越多的重视。以二次电池提供动力的用电设备在各类电子产品和新能源汽车等产业得到广泛应用及推广。目前，二次电池的正极材料的使用情况与其使用温度息息相关，在其充放电过程及使用过程中，温度过低会产生极大不良影响。尤其在中国北方电动汽车上使用，在秋冬季电池无法正常供电或供电电源过低，需调节其工作环境温度保持其性能。

技术实现思路

1、基于此，本申请第一方面提供一种锂钠正极材料的制备方法，目的是提高正极材料在低温下的电化学性能，其技术方案如下：

2、一种锂钠正极材料的制备方法，包括以下步骤：

3、研磨包括锂离子正极材料和钠离子正极材料的混合物，制备研磨粉；

4、将所述研磨粉压制成型，得中间体物块；

5、加热所述中间体物块，使钠离子扩散至所述锂离子正极材料中，锂离子扩散至所述钠离子正极材料中，制备所述锂钠正极材料。

6、在一些实施方式中，所述中间体物块的等效球直径的平均值为80mm~120mm。

7、在一些实施方式中，所述中间体物块呈类椭球形，等效长轴与等效短轴的长度比为（2~5）:1。

8、在一些实施方式中，所述锂离子正极材料为含锂磷酸盐。

9、在一些实施方式中，所述含锂磷酸盐选自磷酸铁锂和磷酸锰铁锂中的至少一种。

10、在一些实施方式中，所述钠离子正极材料为含钠磷酸盐。

11、在一些实施方式中，所述含钠磷酸盐选自磷酸钒钠和焦磷酸铁钠中的至少一种。

12、在一些实施方式中，所述锂离子正极材料与所述钠离子正极材料的质量比为（4~1）：（1~4）。

13、在一些实施方式中，研磨包括所述锂离子正极材料和钠离子正极材料的混合物，包括以下步骤：混合所述锂离子正极材料、所述钠离子正极材料和溶剂，将所得混合液研磨后干燥。

14、在一些实施方式中，所述溶剂选自n-甲基吡咯烷酮。

15、在一些实施方式中，研磨至所述研磨粉的粒径dv50为2μm~3μm。

16、在一些实施方式中，所述压制成型的方法为辊压造粒。

17、在一些实施方式中，所述加热的温度为250℃~350℃。

18、在一些实施方式中，所述加热的时间为3h~5h。

19、在一些实施方式中，加热后，还包括粉碎所得坯料的步骤。

20、在一些实施方式中，粉碎至所述锂钠正极材料的粒径dv50为2μm~3μm。

21、本申请第二方面提供一种锂钠正极材料，其由如上所述的制备方法制备而成。

22、本申请第三方面提供一种正极极片，其包括如上所述的锂钠正极材料。

23、在一些实施方式中，包括依次层叠的集流体、第一正极活性层和第二正极活性层，所述第一正极活性层包括锂离子，所述第二正极活性层包括所述锂钠正极材料，且所述第二正极活性层中钠离子的数量大于所述第二正极活性层中的锂离子的数量。

24、在一些实施方式中，所述第一正极活性层包括锂离子正极材料，所述锂离子正极材料包括含锂磷酸盐。

25、在一些实施方式中，所述第一正极活性层包括所述锂钠正极材料，且所述第一正极活性层中所述锂离子的数量大于所述第一正极活性层中的钠离子的数量。

26、本申请第四方面提供一种二次电池，其包括如上所述的正极极片。

27、与传统方案相比，本申请具有以下有益效果：

28、本申请以锂离子正极材料和钠离子正极材料为主要原料制备锂钠正极材料，首先，通过将包括锂离子正极材料和钠离子正极材料的混合物进行研磨，能够降低锂离子正极材料和钠离子正极材料的粒径，使二者相互之间分散更均匀，接触面更广。其次，将研磨粉压制成型，能够提高锂离子正极材料和钠离子正极材料间的紧合度，降低锂离子正极材料和钠离子正极材料在后续加热过程中的锂离子和钠离子扩散壁垒，使其在加热期间离子扩散的更好，提高产品一致性。需要特别指出，区别于传统的将含有锂钠前驱体烧结为锂钠正极材料，本申请中间体物块中含有锂离子正极材料和钠离子正极材料，不属于锂钠前驱体，通过加热中间体物块，使钠离子扩散至所述锂离子正极材料中，锂离子扩散至所述钠离子正极材料中。综上，本申请利用钠离子正极材料提供高度开放的框架结构，为钠离子和锂离子提供了三维扩散通道和很大的迁移间隙，所制备的锂钠正极材料首效高，在低温下具有出色的充放电性能，避免出现无法供电或供电电源过低的问题。

技术特征：

1.一种锂钠正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的锂钠正极材料的制备方法，其特征在于，所述中间体物块的等效球直径的平均值为80mm~120mm。

3.根据权利要求2所述的锂钠正极材料的制备方法，其特征在于，所述中间体物块呈类椭球形，等效长轴与等效短轴的长度比为（2~5）:1。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的锂钠正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下特征中的至少一项：

5.根据权利要求4所述的锂钠正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下特征中的至少一项：

6.一种锂钠正极材料，其特征在于，由权利要求1至5中任一项所述的制备方法制备而成。

7.一种正极极片，其特征在于，包括权利要求6所述的锂钠正极材料。

8.根据权利要求7所述的正极极片，其特征在于，包括依次层叠的集流体、第一正极活性层和第二正极活性层，所述第一正极活性层包括锂离子，所述第二正极活性层包括所述锂钠正极材料，且所述第二正极活性层中钠离子的数量大于所述第二正极活性层中的锂离子的数量。

9.根据权利要求8所述的正极极片，其特征在于，包括以下特征中的一项：

10.一种二次电池，其特征在于，包括权利要求7至9中任一项所述的正极极片。

技术总结
本申请涉及新能源技术领域，特别涉及一种锂钠正极材料及其制备方法和应用。所述制备方法包括以下步骤：研磨包括锂离子正极材料和钠离子正极材料的混合物，制备研磨粉；将所述研磨粉压制成型，得中间体物块；加热所述中间体物块，使钠离子扩散至所述锂离子正极材料中，锂离子扩散至所述钠离子正极材料中，制备所述锂钠正极材料。通过本申请的方法制备的锂钠正极材料首效高，在低温下具有出色的充放电性能。

技术研发人员：王宜哲,赵建庆,陈宇,陶润萍,王齐
受保护的技术使用者：江苏众钠能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/22