[發(fā)明專利]一種降低鋰離子電池高鎳三元材料殘堿的方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202010167020.3 | 申請日： | 2020-03-11 |
| 公開（公告）號： | CN113394390A | 公開（公告）日： | 2021-09-14 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 李剛;戴仲葭;杜澤學(xué);宗保寧 | 申請（專利權(quán)）人： | 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油化工科學(xué)研究院 |
| 主分類號： | H01M4/485 | 分類號： | H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525 |
| 代理公司： | 隆天知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 72003 | 代理人： | 張福根;鄭特強(qiáng) |
| 地址： | 100728 北*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 降低 鋰離子電池 三元 材料 方法 | ||
本申請涉及一種降低鋰離子電池高鎳三元材料殘堿的方法。本申請方法包括以下步驟：(1)提供洗滌液，所述洗滌液包括水和與水不互溶的有機(jī)溶劑；(2)以所述洗滌液對所述鋰離子電池高鎳三元材料進(jìn)行洗滌，經(jīng)過濾、干燥后，得到中間產(chǎn)物；(3)將所述中間產(chǎn)物在O2氣氛中焙燒，得到低殘堿值的正極材料。該方法不僅降低了高鎳三元材料的殘堿值，還提高了材料的電化學(xué)循環(huán)性能。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于鋰離子電池正極材料的制備領(lǐng)域，特別涉及一種降低鋰離子電池高鎳三元材料殘堿的方法。
背景技術(shù)
鋰離子電池具有能量密度高、循環(huán)壽命長、重量輕、無記憶效應(yīng)、能量轉(zhuǎn)化效率高等優(yōu)點(diǎn)，是電動汽車的核心零部件。而正極材料是動力電池最重要的組成部分，這是因?yàn)檎龢O材料的放電比容量和放電電壓直接決定了鋰離子電池能量密度的高低，而且其成本占電芯成本的30％～40％。近幾年，電動汽車保有量快速增加，但與傳統(tǒng)燃油汽車相比，電動汽車在續(xù)駛里程方面仍有較大的劣勢，同時(shí)用戶也期望電動汽車具有更長的續(xù)駛里程，而提高動力電池的能量密度是延長續(xù)駛里程最有效的辦法之一。
鎳系三元材料(Li1+nNixCoyMzO2，M＝Mn或Al)是鋰離子動力電池使用最廣泛的正極材料之一。提高鎳的含量可以有效提高材料的放電比容量，從而提高電池的能量密度。但高鎳三元材料Li1+nNixCoyMzO2，尤其是x＞0.6的材料，材料表面會殘留大量的LiOH和Li2CO3(二者俗稱殘堿)，殘堿含量高會給電池的加工和電化學(xué)性能帶來很多不利的影響。一方面，材料表面殘留的LiOH容易吸水，這會導(dǎo)致正極漿料在制備鋰離子電池的過程中出現(xiàn)拉漿果凍，極片制造困難的問題；另外，材料表面殘留的Li2CO3會導(dǎo)致電池在高溫存儲時(shí)產(chǎn)生嚴(yán)重的氣脹而失效，尤其是在充電狀態(tài)。
為了降低高鎳三元材料的殘堿值，對材料進(jìn)行表面包覆和水洗是常用的兩個(gè)辦法。如在專利CN 108172821 A以及CN 108023077A中所述，在材料表面包覆一層無機(jī)氧化物，如V2O5、SiO2、ZrO2等，通過高溫焙燒，這些無機(jī)物會和表面殘留的鋰反應(yīng)生成Li3VO4、Li2SiO4和Li2ZrO3，從而在一定程度上降低殘堿值，但是該方法不能將材料內(nèi)部晶粒之間的殘鋰除去，效果不是很好。水洗的辦法非常容易將高鎳三元材料的殘堿值降低到0.1％以下，但材料的電化學(xué)性能也容易下降，這是因?yàn)槿ルx子水會導(dǎo)致材料晶格中Li的脫出，使Li/M比偏離化學(xué)計(jì)量比，所以洗滌用水量要嚴(yán)格加以控制。通常，高鎳三元材料中殘留的LiOH為0.4％～0.7％，殘留的Li2CO3為0.5％～0.8％。20℃時(shí)，LiOH和Li2CO3在水中的溶解度分別為6.93g和1.33g，通過計(jì)算，100質(zhì)量份的高鎳三元材料需要40～60質(zhì)量份的水即可去除殘堿。但是62.5％～71.4％的高固含量給攪拌洗滌設(shè)備帶來較大的負(fù)荷，不僅容易損壞設(shè)備、堵塞管道，還會導(dǎo)致材料降殘堿效果不佳，所以不得不增加用水量來降低固含量。目前為止，降低洗滌漿料的固含量與抑制高鎳三元材料電化學(xué)性能衰減之間的矛盾并未得到很好的解決。
發(fā)明內(nèi)容
本申請?zhí)峁┮环N降低鋰離子電池高鎳三元材料殘堿的方法，包括以下步驟：
(1)提供洗滌液，所述洗滌液包括水和與水不互溶的有機(jī)溶劑；
(2)以所述洗滌液對所述鋰離子電池高鎳三元材料進(jìn)行洗滌，經(jīng)過濾、干燥后，得到中間產(chǎn)物；
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