[發明專利]高鎳正極材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202010872375.2
• 申請日: 2020-08-26
• 公開（公告）號: CN112054197A
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 謝普;李艷紅;尚旭;石興菊;梁世碩;吳光麟;楊重科
• 申請（專利權）人: 昆山寶創新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/052
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 戴冬瑾

本發明公開了高鎳正極材料及其制備方法和應用。其中，該制備方法包括：將高鎳正極前驅體材料和鋰鹽進行混合焙燒，然后利用含有硅溶膠的無機酸溶液對焙燒產物進行洗滌，以便得到高鎳正極材料。采用該制備方法不僅可以有效解決正極材料水洗過程中容易出現的凝膠化問題，還能借助無機酸和殘留堿反應在正極材料表面形成均勻穩定的無機鹽包覆層，同時能夠簡化生產工藝并大大提高生產效率，使得最終制備得到的高鎳正極材料不僅表面殘堿量較低，還具有較好的循環性能。

技術領域

本發明屬于電池領域，具體而言，涉及高鎳正極材料及其制備方法和應用。

背景技術

目前改善三元正極材料表面殘堿度過高的主要思路是通過水洗降低材料表面殘堿量，但因三元正極材料堿度大，水洗時易形成凝膠致管道堵塞，嚴重影響生產效率特別是連續式生產方式；并且，為了提高正極材料的循環性能，正極制備過程中通常會加入一定的無機物進行表面包覆，然而固-固混合很難均勻包覆，效果甚微，正極材料的性能提升有限；此外，現有三元高鎳正極材料的制備的工藝主要包括：一燒鋰化—二燒包覆—水洗—三燒，工藝流程長、能耗高。因此，高鎳正極材料的制備工藝仍有待進一步改進。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出高鎳正極材料及其制備方法和應用。采用該制備方法不僅可以有效解決正極材料水洗過程中容易出現的凝膠化問題，還能借助無機酸和殘留堿反應在正極材料表面形成均勻穩定的無機鹽包覆層，同時能夠簡化生產工藝并大大提高生產效率，使得最終制備得到的高鎳正極材料不僅表面殘堿量較低，還具有較好的循環性能。

根據本發明的第一個方面，本發明提出了一種制備高鎳正極材料的方法。根據本發明的實施例，該方法包括：將高鎳正極前驅體材料和鋰鹽進行混合焙燒，然后利用含有硅溶膠的無機酸溶液對焙燒產物進行洗滌，以便得到高鎳正極材料。

本發明上述實施例的制備高鎳正極材料的方法至少具有以下優點：一方面，可以利用酸堿中和反應顯著降低正極材料水洗過程中的凝膠化現象以及進而產生的管道堵塞現象，從而大大提升生產效率；另一方面，可以利用有高比表面積和不易溶解的的硅溶膠顆粒吸附在正極材料表面形成成核點，引發無機酸與正極材料表面殘留堿進行原位反應生成無機鹽，利用無機鹽形成包覆層并達到均勻包覆的效果；此外，與現有正極材料制備工藝的三次燒結工序相比，本發明中對焙燒產物的洗滌過程融合了傳統的包覆和水洗工藝，進行連續化生產時只需要進行兩次燒結即可，既簡化了生產工藝，又降低了生產能耗。綜上，采用該制備方法不僅可以有效解決正極材料水洗過程中容易出現的凝膠化問題，還能借助無機酸和殘留堿反應在正極材料表面形成均勻穩定的無機鹽包覆層，同時能夠簡化生產工藝并大大提高生產效率，使得最終制備得到的高鎳正極材料不僅表面殘堿量較低，還具有較好的循環性能。

另外，根據本發明上述實施例的制備高鎳正極材料的方法還可以具有如下附加的技術特征：

在本發明的一些實施例中，所述高鎳正極材料的結構式為LiNi_xCo_yM_zO₂，其中，M為選自Mn、Al和Fe中的至少之一，x的取值范圍為0.5～1，y的取值范圍為0～0.5，z的取值范圍為0～0.5。

在本發明的一些實施例中，所述高鎳正極材料為鎳鈷錳三元正極材料。

在本發明的一些實施例中，所述洗滌終點的pH值為6.5～7。

在本發明的一些實施例中，形成所述硅溶膠的二氧化硅粒徑為10～20nm。

在本發明的一些實施例中，所述無機酸為選自硝酸、硫酸、磷酸、氫氟酸、高氯酸、鹽酸中的至少之一，優選氫氟酸和/或磷酸。