[發明專利]一種濕法包覆降低正極材料表面堿量并提高電化學性能的方法

有效

• 申請號: 202010982517.0
• 申請日: 2020-09-17
• 公開（公告）號: CN112133897B
• 公開（公告）日: 2023-01-20
• 發明（設計）人: 陳森;田新勇;方勝庭;同潔;屈彥;潘家輝;高彥賓
• 申請（專利權）人: 陜西紅馬科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 符繼超

本發明公開了一種濕法包覆降低正極材料表面堿量并提高電化學性能的方法，包括檢測正極材料表面殘余堿對應的殘鋰含量x％，計算出材料中總殘余堿量對應的總殘鋰含量y＝m×x％；根據總殘鋰含量y，計算得到去除總殘余堿所需的總氫離子的量n，并配置過量的含有硼酸和磷酸中至少一種酸的酸溶液；使用酸溶液對正極材料進行洗滌，洗滌后抽濾得到的濾餅為初始包覆的低殘堿正極材料；將濾餅在氧氣氛圍保護下進行加熱升溫，并在高溫條件下熱處理4～24小時后得到低殘堿且硼或磷至少一種元素包覆改性的正極材料。本發明通過酸洗有效降低正極材料表面的堿量，對材料進行包覆改性，提高了正極材料的穩定性和電化學性能。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池正極材料技術領域，更具體的說是涉及一種濕法包覆降低正極材料表面堿量并提高電化學性能的方法。

背景技術

鋰離子電二次電池具有高比容量、高電壓、循環壽命長、無記憶效應、污染小、重量輕等優點，因而廣泛應用于移動電器設備以及動力汽車領域。隨著科技的進一步發展，鋰離子電池產品必然朝著更高的能量密度發展。

當前已經被廣泛開發的正極材料LiNi_xCo_yM_1-x-yO₂(M為Mn或Al，0.9≥x≥0.8)是市場上最具應用前景的鋰離子動力電池正極材料，三元材料的容量隨著鎳含量的提高而增高，但是相應的材料表面的游離鋰含量也增加，導致材料殘堿度較高，過量的殘堿導致后期制作電極材料時漿料流動性降低，電池制造難度增加。同時高殘堿的正極材料在電池充放電過程中，其表面結構會遭到破壞，并與電解液反應，導致循環性能差，并且因此通過水洗降低正極材料材料表面殘堿，能過有效提高正極材料的理化性質。

隨著Ni含量的提高，正極材料Li⁺/Ni²⁺的陽離子混排以及表面過渡金屬的溶解使其循環穩定性、倍率性能、特別是低溫性能有待進一步提高，而在進一步改善正極材料電化學性能方面，表面包覆能夠直接改善材料表面化學結構，因此能夠有效改善材料表面的理化性質，提高電化學性能。

研究者們常用的方法是加入去離子水攪拌洗滌，然后經過固液分離、烘干的方法降低材料表面的堿含量，最后單獨加入添加劑，充分混合后在進行高溫燒結包覆。因此存在以下問題：(1)使用去離子水洗滌堿量時存在洗滌不充分，不能有效降低堿含量的現象。(2)目前常用的洗滌降低殘堿的方法有以下步驟：去離子水洗滌-固液分離得到濾餅-烘干-加入添加劑進行混合-燒結過程，存在水洗時間較長，加入添加劑后混料不均勻，長時間混合導致顆粒破碎、出現微粉，降低材料的電化學性能。

因此，如何提供一種濕法包覆降低正極材料表面堿量并提高電化學性能的方法是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種濕法包覆降低正極材料表面堿量并提高電化學性能的方法，通過酸洗有效降低正極材料表面的堿量，同時對材料進行包覆改性，有效提高了正極材料的穩定性和電化學性能。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種濕法包覆降低正極材料表面堿量并提高電化學性能的方法，包括如下步驟：

1)檢測正極材料表面殘余堿對應的殘鋰含量x％，并計算出材料中總殘余堿量對應的總殘鋰含量y＝m×x％，其中m為正極材料總質量；

2)根據總殘鋰含量y，計算得到去除總殘余堿所需的總氫離子的量n，并配置過量的含有硼酸和磷酸中至少一種酸的酸溶液；

3)使用酸溶液對所述正極材料進行洗滌，洗滌后抽濾得到的濾餅為初始包覆的低殘堿正極材料；

4)將濾餅在氧氣氛圍保護下進行加熱升溫，并在高溫條件下熱處理4～24小時后得到低殘堿且硼或磷至少一種元素包覆改性的正極材料。