[發明專利]一種高鎳多晶三元正極材料的洗滌工藝及制備方法

有效

• 申請號: 202010124894.0
• 申請日: 2020-02-27
• 公開（公告）號: CN111653767B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 溫益凡;張軍;程正;余英鳳
• 申請（專利權）人: 乳源東陽光磁性材料有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525;H01M4/485;H01M10/0525
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 蘇晶晶

本發明提供了一種高鎳多晶三元正極材料的洗滌工藝及制備方法。其洗滌工藝為將一次燒結后的材料與乙醇均質后進行打漿洗滌，同時加入離子液體和晶界填充劑。本發明的洗滌工藝采用乙醇?離子液體?晶界填充劑取代傳統的洗滌工藝，降低了高鎳多晶三元正極材料表面殘鋰量和產品硫含量，保持了三元材料的低比表面積，改善了材料的加工性能、安全性能和循環性能，而且沒有影響材料的容量發揮；且相比于傳統水溶液體系洗滌無需耗費較大量的水溶液，且離子液體?乙醇?晶界填充劑體系溶液在洗滌后可以經過反滲透、萃取等方法進行提純處理，重新使用，洗滌成本較低也無需對大量的水溶液進行環保處理再排放，降低了生產成本和環保壓力。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池正極材料表面處理技術領域，更具體地，涉及一種高鎳多晶三元正極材料的洗滌工藝及制備方法。

背景技術

高鎳多晶三元正極材料由于燒結溫度降低，鋰鹽揮發量低，多余的鋰鹽以Li的氧化物形式存在于材料的表面和內部，與空氣中的H₂O和CO₂反應再次生成LiOH、Li₂CO₃，殘留在材料表面（殘鋰）。鎳含量越高，材料表面殘鋰量越大，在電池制作的勻漿、涂布過程中料漿極易吸水形成果凍狀。LiOH和電解液中的六氟磷酸鋰反應生成HF，Li₂CO₃會導致高溫儲存時產生嚴重的脹氣，從而給電池帶來極大的安全隱患。因此降低材料表面殘鋰含量，是解決高鎳多晶三元正極材料加工性能和安全性能的關鍵。

目前國內廠家普遍采用對高鎳多晶三元正極材料使用純水或者含其他添加劑水溶液進行水洗、然后進行離心、干燥、二次燒結來降低高鎳三元材料表面殘鋰量，但是該工藝存在以下缺點：使用純水或者含其他添加劑水溶液進行水洗后，雖然內有效的降低高鎳三元材料的表，殘堿，但是其克容量會有所損失、循環性能也會變差，比表面積也會偏大，并且水溶液體系進行的水洗僅能洗去材料表面大部分殘鋰，在水洗干燥后存放以及窯爐裝缽過程中，材料表面殘留的少量鋰氧化物會繼續與空氣中的H₂O和CO₂反應生成LiOH和Li₂CO₃，也會使材料表面殘鋰量在水洗后的基礎上有所增加。而且使用水溶液體系進行水洗高鎳三元沒法有效降低多晶三元材料二次顆粒內部的硫酸根，三元材料內部如果殘留較高的硫酸根離子的話，使用其制備的電池循環性能也會下降。使用純水或者含其他添加劑水溶液進行水洗后，水洗量較大，水洗之后的水溶液沒法直接排放，需要進行環保處理，增加了生產成本，也不利于環境保護。

現有技術CN109950488A中公開相關去除高鎳多晶三元正極材料表面殘鋰含量的水洗方法，采用氫氟酸進行水洗，促進表面殘鋰溶解于水溶液中，從而減少相應的表面殘鋰量，減少用水量。該方法雖然可以一定程度的減少表面殘鋰量，但未能給出可以保證水洗后高鎳多晶三元正極材料的比表面積的技術啟示，進而也不能保證比表面積對高鎳多晶三元正極材料容量的相關影響。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有高鎳多晶三元正極材料的洗滌工藝會導致克容量會有所損失、循環性能也變差，比表面積也會偏大的缺陷和不足，提供一種高鎳多晶三元正極材料的洗滌工藝。

本發明的另一目的是提供一種高鎳多晶三元正極材料的制備方法。

本發明的又一目的在于提供一種高鎳多晶三元正極材料。

本發明上述目的通過以下技術方案實現：

一種高鎳多晶三元正極材料的洗滌工藝，包括如下步驟：將第一次燒結的高鎳多晶三元正極材料與乙醇均質后進行打漿洗滌，同時加入離子液體和晶界填充劑，其中高鎳多晶三元正極材料與乙醇的質量比為1:0.5~5.0，離子液體的加入量為高鎳多晶三元正極材料質量的0.5~8%，晶界填充劑的加入量為高鎳多晶三元正極材料質量的0.05~0.2%。