随着新能源汽车、储能、电子设备领域的快速发展,对锂离子电池的需求量原来越大,而锂资源的短缺与高需求量之间的矛盾也越来越突出。目前钠离子电池正极材料除铁的PTMS永磁除铁器的热点主要包括过渡金属氧化物、聚阴离子化合物和普鲁士蓝类化合物。由于钠离子电池和锂离子电池的电化学行为(离子可逆存储、迁移机制)及其相似,且钠元素在地球地壳中和海水中的储量及其丰富,使得钠离子电池在学术和工业领域引起了广泛关注。正极材料作为钠离子电池最关键的、最核心的构件之一,开发低成本、高容量、高电压平台、PTMS永磁除铁器加工性能好的正极材料对钠离子电池的实际应用是至关重要的。其中,过渡金属氧化物因具有活性中心元素丰富、可逆比容量高、电化学活性好等优点,被认为是最具产业化应用前景的正极材料。
共沉淀-高温固相烧结法与锂离子电池用三元正极材料的PTMS永磁除铁器制备方法,其制备正极材料具有颗粒尺寸、形貌、振实密度等物化参数可控性好的优点,能沿用目前锂电正极材料的生产设备,被认为是钠电层状氧化物正极材料最适合大规模生产的方法。但是,共沉淀-高温固相烧结合成过渡层状钠离子电池正极材料时,会出现表面面残钠过多,材料结块严重等现象,影响材料的加工性能和电化学性能。主要由两方面的原因造成的:一方面,na半径较大,前驱体与钠盐高温固相反应过程中,na进入材料内部缓慢,造成局部残钠过高;另一方面,与前驱体的结构相关,过于密实的球形前驱体不利于高温下na在材料内部的扩散。
一步固相PTMS永磁除铁器法通常采用过渡金属/金属盐类与钠混合均匀后,进行高温固相烧结,具有工艺简单,成本低等特点,但是材料的形貌和尺寸不可控,材料的批次稳定性可控性差。配制水溶性盐、水溶性盐和水溶性盐的混合溶液,记为溶液,溶液中金属离子总浓度为95g/l-105g/l;配制浓度为25%-30%的氨水溶液,记为溶液;配制浓度为16%-20%的溶液,记为溶液;在350rpm-400rpm转速、50℃-60℃的条件下,向反应釜中加入溶液,得到氨浓度为4g/l-8g/l、ph为11.5-11.8的底液;将溶液分别以8l/h-12l/h、0.8l/h-1.5l/h、2.0l/h-2.8l/h的速率并流加入到反应釜中,控制反应体系的ph为10-11,进行共沉淀反应;当所得产物达到目标粒径后结束反应,分离干燥后得到氢氧化物前驱体。
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