[發明專利]一種高鎳-硅體系鋰離子電池材料原位焦耳熱除水和除油的方法

有效

• 申請號: 201910922413.8
• 申請日: 2019-09-27
• 公開（公告）號: CN110649255B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 孟憲斌;苑克國;周敏;付光輝;趙越
• 申請（專利權）人: 創普斯（深圳）新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38;H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/587;H01M10/0525;F26B3/34
• 代理公司: 西安泛想力專利代理事務所(普通合伙) 61260
• 代理人: 李思源

本發明公開了一種電極材料原位焦耳熱除水和除油的方法，該方法主要針對高鎳?硅體系鋰離子電池材料預處理的技術，通過采用本發明提供的方法可以原位實現正極材料快速除水和負極材料的快速除油，大幅度降低高鎳正極材料內部的水分以及含硅負極材料內部殘油量，進而有效的提高材料電池的綜合性能，最終實現鋰離子電池長循環穩定運行。同時也降低了使用大容量大功率的烘箱進行傳統干燥所帶來的能量損耗，最終實現在低能耗下的材料快速除水和除油。

技術領域

本發明涉及工業粉體材料除水和除油領域，具體涉及一種鋰離子電池正負極材料去除水分和殘油的方法，尤其涉及一種高鎳正極和含硅負極鋰離子電池體系除水和除油的方法。

背景技術

近幾年以鋰離子電池為主要動力源的新能源汽車受到廣泛的使用，同時也出現了不同程度的鋰離子電池汽車著火現象，經分析其中大部分原因是：由于鋰離子電池在制備過程中，沒有很好的對其進行水分和殘油量的控制，最終導致電池膨脹進而引發電池短路等原因。

水分的控制在鋰離子電池制作過程是一個至關重要的因素，尤其是當前高鎳正極材料，該材料容易在制備、儲存以及轉運過程中吸收水分，少量的水分會導致電解液的分解產生氫氟酸，從而造成SEI膜破壞，出現電池內阻增大、電池內部產氣等不良現象，會導致電池的整體性能下降，更嚴重的如果電池內部水分含量過多，會最終導致電池破裂，因此存在一定的安全隱患。殘油量作為負極材料使用必須控制的關鍵因素，當前鋰離子電池負極體系一般采用水系漿料，殘油的存在會導致負極材料在水系體系中潤濕性差(尤其是含硅負極體系，主要是硅材料復合工藝會用到一定量的油性助劑)，進而涂布后的極片存在缺陷。采用該負極極片組裝的電池，由于殘油點處負極的電流密度分布不均勻，會出現電解液過度消耗和產熱量高，導致電池內短路和產氣，最終導致電池破壞，甚至電池著火。

當前鋰離子電池材料一般采用烘箱干燥，然后再結合抽真空等方式來達到除水和除油的目的。傳統的烘箱干燥方式，無論采用烘箱外加熱或內加熱的方式，材料都需要經過對流、輻射和傳導三種方式方能實現干燥，一般干燥后水分含量為大于200ppm，殘油量為2mg/g。當需要干燥的材料量較大時，材料很難充分的干燥，就需要延長干燥時間(一般大于24h)和提高烘箱溫度，這勢必會帶來電耗3-5倍的增加。

高鎳正極材料一旦出現吸水現象，就很難通過烘箱干燥的方式去除水分，通過簡單的干燥方式已經無法實現高鎳材料表面結合水的去除。同樣，含硅負極材料如果處理不完善，有一定量的殘油，通過簡單的溶劑萃取工藝、洗滌工藝也很難處理干凈。

因鑒于此，特提出此發明，進而利用焦耳熱在材料原位實現高鎳正極材料的水分快速去除以及含硅負極材料的殘油去除，從而快速的實現鋰離子電池材料的純潔度，有效的降低由于高鎳材料含水和含硅材料殘油導致的電池安全問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種材料原位焦耳熱除水和除油的方法，從而可以快速的實現高鎳-硅體系鋰電池中高鎳正極材料水含量低于100ppm和含硅負極材料殘油量低于0.5mg/g的目的。

為了實現上述目的，本發明提供的一種電極材料原位焦耳熱除水和除油的方法，用于對高鎳-硅體系鋰離子電池材料的預處理，所述方法包括：預先將電極材料制備成具有一定阻值的復合混態材料，然后在一個可壓縮的器皿中將布置電極或插入電極處加載電源以實現焦耳熱，從而原位實現除水和除油。

進一步地，所述復合混態材料由電極材料、導電劑和復合劑混合而成，其中各組分重量百分含量為：電極材料為50％-95％，導電劑為5％-50％，復合劑為0％-10％；所述電極材料為正極材料或負極材料。

進一步地，所述的高鎳-硅體系鋰離子電池，是以高鎳含量材料為正極和含硅材料為負極制備的鋰離子電池。

進一步地，所述高鎳含量材料指鎳組分含量超過60％的鋰電池正極材料。

進一步地，所述高鎳含量材料為NCM和NCA材料的一種或兩種的組合。