[發(fā)明專利]鋰過渡金屬氧化物消除殘鋰的方法及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010668864.6
• 申請日: 2020-07-13
• 公開（公告）號: CN111943272B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李斌;阮丁山;毛林林;李玲;吳星宇;李長東
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東邦普循環(huán)科技有限公司;湖南邦普循環(huán)科技有限公司;湖南邦普汽車循環(huán)有限公司
• 主分類號: C01G45/12
• 分類號: C01G45/12;C01G51/00;C01G53/00;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/485;H01M4/58;H01M10/052
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 左恒峰

本發(fā)明提供鋰過渡金屬氧化物消除殘鋰的方法及其應(yīng)用。該方法包括以下步驟：將吸鋰劑覆于鋰過渡金屬氧化物，熱處理形成非晶態(tài)表面層；非晶態(tài)表面層經(jīng)晶化處理轉(zhuǎn)化為晶態(tài)表面層；吸鋰劑包括非晶態(tài)物質(zhì)。該方法至少具有如下有益效果：非晶態(tài)物質(zhì)覆于鋰過渡金屬氧化物后，在熱處理條件下具有很強的結(jié)合殘鋰的傾向，能夠大幅降低材料表面的殘鋰含量，同時通過吸收表面殘鋰避免鋰損失導(dǎo)致容量的下降。隨后，由非晶態(tài)向晶態(tài)轉(zhuǎn)變，使晶格更加完整，避免因非晶態(tài)長程無序的亞穩(wěn)態(tài)在向晶態(tài)轉(zhuǎn)化過程中的能量釋放導(dǎo)致材料表面結(jié)構(gòu)的損壞，以及由此帶來的電池衰減問題，有效保證材料的電化學(xué)性能不因消除表面殘鋰而導(dǎo)致下降。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及鋰過渡金屬氧化物消除殘鋰的方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

殘鋰通常指鋰過渡金屬氧化物粉末材料表面的殘余可溶Li₂CO₃和LiOH，殘鋰問題對電池影響非常大，在可充電電池制作和涂覆漿料過程中，高殘鋰量會使得漿料變得不穩(wěn)定，加速漿料凝膠化，使得電池均勻性減弱，并且正極材料表面高殘鋰易與電解液反應(yīng)導(dǎo)致產(chǎn)氣發(fā)生，使得電池安全性能及循環(huán)性能下降。鋰過渡金屬氧化物粉末表面的殘鋰主要有兩種來源：第一、生產(chǎn)過程中，鋰鹽在高溫煅燒過程中會有一定的揮發(fā)，為了彌補煅燒過程中Li的損失，通常配料比Li/M＞1(M指過渡金屬)，這樣，煅燒的高溫條件使剩余的少量Li以Li₂O的形式存在，隨后的降溫過程中Li₂O會與空氣中的CO₂和H₂O反應(yīng)生成Li₂CO₃和LiOH等。第二、鋰過渡金屬氧化物正極材料表面的活性氧陰離子會和空氣中的CO₂和H₂O反應(yīng)產(chǎn)生CO₃^2-和OH^-，少量Li⁺從本體遷移到表面并在材料表面與CO₃^2-和OH^-形成Li₂CO₃及LiOH，這一過程同時伴隨著材料表面脫氧而形成結(jié)構(gòu)扭曲的表面氧化物層。

目前，降低鋰過渡金屬氧化物表面的殘鋰的方法主要是通過水洗再烘干，利用Li₂CO₃和 LiOH可溶的特性，對其進行水洗去除表面殘鋰，隨后加熱烘干除去殘留的水分。然而，水洗工序會增加使用成本，更重要的是，鋰過渡金屬氧化物材料對水分敏感，如果烘干時間過長，材料與水分的接觸時間過長，其表面的晶格鋰缺失，導(dǎo)致材料結(jié)構(gòu)惡化、性能衰減嚴(yán)重。在此基礎(chǔ)上，生產(chǎn)研發(fā)人員嘗試在烘干前加入乙醇除水這一步驟，雖然減少了后續(xù)烘干時間過長導(dǎo)致的性能問題，但水洗本身引起的表面結(jié)構(gòu)損壞使其電化學(xué)性能下降的問題并未解決。

因此，有必要提供一種有效保持其電化學(xué)性能的鋰過渡金屬氧化物消除殘鋰的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明提出一種有效保持其電化學(xué)性能的鋰過渡金屬氧化物消除殘鋰的方法及其應(yīng)用。

第一方面，本發(fā)明的一個實施例提供一種鋰過渡金屬氧化物消除殘鋰的方法，該方法包括以下步驟：

將吸鋰劑覆于鋰過渡金屬氧化物，熱處理形成非晶態(tài)表面層；

非晶態(tài)表面層經(jīng)晶化處理轉(zhuǎn)化為晶態(tài)表面層；

吸鋰劑包括非晶態(tài)物質(zhì)。

本發(fā)明實施例的鋰過渡金屬氧化物消除殘鋰的方法至少具有如下有益效果：