[發明專利]一種高鎳正極材料的水洗方法及其產品和用途

在審

• 申請號: 202011019269.6
• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN112186157A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 袁晶;曾漢民;武露露;何巍;祝媛;劉建華;劉金成
• 申請（專利權）人: 惠州億緯創能電池有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/58;H01M6/14;H01M10/052
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明涉及一種高鎳正極材料的水洗方法及其產品和用途，所述水洗方法包括將高鎳正極材料與濃度為0.1～1mol/L的磷酸鹽溶液混合，進行反應，燒結，得到水洗后的高鎳正極材料；本發明所述水洗過程中磷酸鹽與高鎳正極材料表面殘堿反應生成磷酸鋰沉淀附著在高鎳正極材料表面，后續經燒結形成磷酸鋰包覆層，且部分磷酸鋰能滲透到材料表層及表面深處填充材料的晶格空隙，修飾表面，使包覆更加緊密，從而改善正極材料的結構穩定性和熱穩定性，進而實現水洗去除殘堿和提高材料穩定性的雙重效果；進一步本發明所述水洗的反應過程能在常溫下進行，水洗過程控制簡單，能耗低，成本低，且水洗效果明顯改善。

技術領域

本發明屬于電池材料制備領域，涉及一種高鎳正極材料的水洗方法及其產品和用途。

背景技術

由于高鎳正極材料前驅體合成時pH較高，一次燒結溫度又較低，所以材料表面游離鋰即殘堿(氧化鋰、碳酸鋰、氫氧化鋰)含量較高，主要是氫氧化鋰，易導致材料吸水受潮。目前，降低高鎳正極材料前驅體表面殘堿的一般方法都是將去離子水與高鎳正極材料按一定比例混合均勻，考慮到殘堿在低溫下的溶解度高于常溫，故一般是在5～10℃的低溫下通過攪拌，使浮在高鎳正極材料表面的殘堿盡可能多的溶到水中，然后過濾，濾芯再經過干燥除去高鎳正極材料中的水分，達到降低殘堿的目的；但是水洗過程中低溫水洗控制復雜，且成本較高，常溫過濾時溶解的殘堿又可能回到高鎳正極材料中，導致水洗效果降低。

CN109546088A公開了一種高鎳三元正極材料的水洗方法，所述水洗方法包括稱取一定量的鋰電池正極材料，以一定量的固液比加入去離子水攪拌一段時間后超聲一段時間，然后將獲得的溶液過濾后在700℃的氧氣環境中煅燒5h，再將干燥后獲得的粉末取5g加入100g的去離子水中，攪拌后抽濾；其通過超聲強化了水洗過程，但仍存在著常溫操作時殘堿去除效果差的問題。

CN109950488A公開了一種高鎳三元正極材料的水洗方法及其應用；所述的水洗方法包括：將第一次燒結后的高鎳三元正極材料分散于水中，形成漿料，加入氫氟酸，進行打漿水洗；所述氫氟酸中氟化氫的質量為第一次燒結后的高鎳三元正極材料質量的0.4～4％；所述第一次燒結后的高鎳三元正極材料與水的質量之比為1:0.5～5。此方案所述的水洗方法，在燒結后的高鎳三元正極材料水洗過程中加入氫氟酸，能夠在相同水洗用量的前提下，提高水洗效果，減少殘鋰量；但氫氟酸具有強腐蝕性，操作難度大，成本高。

CN107256955A公開了一種水洗及錫包覆相結合改性鋰離子電池高鎳正極材料及其制備方法；所述方法包括將高鎳正極材料加入水中，以500～2000r/min的轉速，快速攪拌洗滌1～20min，過濾，烘干，得到水洗后高鎳正極材料；此方案存在著常溫操作時殘堿去除效果差的問題。

因此，開發一種成本低，且能有效降低高鎳正極材料表面殘堿，改善高鎳正極材料穩定性的水洗方法仍具有重要意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高鎳正極材料的水洗方法及其產品和用途，所述水洗方法包括將高鎳正極材料與磷酸鹽溶液混合，進行反應，燒結，得到水洗后的高鎳正極材料；本發明所述水洗過程中磷酸鹽與高鎳正極材料表面殘堿反應生成磷酸鋰沉淀附著在高鎳正極材料表面，后續經燒結形成磷酸鋰包覆層，且部分磷酸鋰滲透到材料表層及表面深處填充材料的晶格空隙，修飾表面，使包覆更加緊密，從而改善正極材料的結構穩定性和熱穩定性，進而實現水洗去除殘堿和提高材料熱穩定性的雙重效果；進一步本發明所述水洗的反應過程能在常溫(15～35℃)下進行，水洗過程控制簡單，能耗低，成本低，且水洗效果明顯改善。

為達到此發明目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供了一種高鎳正極材料的水洗方法，所述水洗方法包括將高鎳正極材料與濃度為0.1～1mol/L的磷酸鹽溶液混合，進行反應，燒結，得到水洗后的高鎳正極材料。