[發明專利]補鋰洗滌液及其應用和高鎳多元正極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202010031771.2
• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN111211362B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 李文慧;王競鵬;王亞奇;張學全;劉亞飛;陳彥彬;李建忠
• 申請（專利權）人: 北京當升材料科技股份有限公司;當升科技（常州）新材料有限公司
• 主分類號: H01M10/42
• 分類號: H01M10/42;H01M10/0525;H01M4/62;H01M4/525;H01M4/505;C01G53/00
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 劉亭亭;劉依云

本發明涉及鋰離子電池領域，具體涉及一種補鋰洗滌液及其應用和一種高鎳多元正極材料及其制備方法。該高鎳多元正極材料的制備方法包括：(1)在攪拌條件下，將洗滌液A和高鎳正極材料進行第一接觸，然后加入洗滌液B進行第二接觸；(2)將步驟(1)得到的固體產物進行第一燒結；所述洗滌液A為含有可溶性鋰化合物的溶液，所述洗滌液B為含有能夠提供陰離子的化合物的溶液；所述高鎳正極材料的化學式為Li_1?δNi_xCo_yMn_zO₂；其中，所述洗滌液A和洗滌液B的溫度各自獨立地為10?20℃。將補鋰洗滌液用于制備高鎳多元正極材料，在正極材料表面形成不溶性納米鋰鹽顆粒，從而有效提升正極材料的循環性能。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，具體涉及一種補鋰洗滌液及其應用和一種高鎳多元正極材料及其制備方法。

背景技術

隨著當今世界對新能源的迫切要求，越來越多的清潔能源被應用在電力和動力設備中。自20世紀90年代，索尼公司率先推出鋰離子電池以來，鋰離子電池就以其高比能，可循環使用等優點，受到眾多儲能設備企業和科研界的關注。鋰離子電池正極材料先后歷經LiCoO₂、Li₂MnO₄、LiFePO₄等發展，現在的發展目標主要集中在三元材料。

隨著國家對電動汽車的續航里程和安全性的要求越來越高，科研界對三元材料中高鎳材料進行了深入的研究。高鎳材料在一定程度上能夠提高電池的能量密度，但是隨著鎳含量的增加，材料Ni²⁺與Ni³⁺的不充分氧化，致使材料表面的殘余堿偏高，同時，材料中Li⁺和Ni²⁺發生混排現象更加嚴重，導致晶體結構穩定性差，此外，表面惰性相NiO與充電態時Ni⁴⁺影響表界面穩定性，這些問題影響著存儲性能和循環性能的降低。

針對高鎳正極材料存在的上述問題，目前普遍采取純水洗滌或酸洗的方式對正極材料表面殘余堿進行洗滌去除。這兩種洗滌的方式能快速去除表面殘余堿，但同時為了維持材料內部和洗液的Li⁺平衡效應，材料晶格內的鋰也會發生化學溶解，導致晶體結構坍塌，從而使材料在循環過程中穩定性變差。

CN109546088A采用純水洗滌的方法，雖然能降低材料表面的殘余堿，但從電鏡照片可以看到材料表面存在較多孔隙，增大材料的比表面積，對材料的表界面穩定性影響較大，必然會造成循環性能的下降。

另一方面，目前直接采用包覆劑包覆高鎳正極材料，很難實現包覆劑在材料表面的各自獨立地勻分布。

綜上所述，高鎳正極材料存在的洗滌過度和包覆不均勻這兩個問題亟待解決。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術中高鎳正極材料存在的洗滌過度和包覆不均勻的問題，提供一種補鋰洗滌液及其應用和一種高鎳多元正極材料及其制備方法，該補鋰洗滌液可有效改善溶液中Li⁺溶度，避免洗滌過程中材料內部Li⁺溶出，減少材料內部晶格結構的坍塌，將所述補鋰洗滌液用于制備高鎳多元正極材料，可以在正極材料表面均勻地形成不溶性納米鋰鹽顆粒，從而有效提升正極材料的循環性能和安全性。

為了實現上述目的，本發明第一方面提供一種補鋰洗滌液，該補鋰洗滌液包括：洗滌液A和洗滌液B，其中，所述洗滌液A為含有可溶性鋰化合物的溶液，所述洗滌液B為含有能夠提供陰離子的化合物的溶液。

優選地，所述洗滌液A中鋰離子濃度與洗滌液B陰離子濃度比為3-10：1。

本發明第二方面提供一種上述的補鋰洗滌液在鋰離子電池中的應用。

本發明第三方面提供一種高鎳多元正極材料的制備方法，該制備方法包括：