[發明專利]一種高鎳三元正極材料的表面處理方法

有效

• 申請號: 202011433922.3
• 申請日: 2020-12-10
• 公開（公告）號: CN112447959B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 趙光輝
• 申請（專利權）人: 山東豐元化學股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
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本發明屬于電池材料生產技術領域，涉及一種高鎳三元正極材料的表面處理方法；該高鎳三元正極材料的表面處理方法，包括基液配制、一次反應凝結、過濾干燥、二次反應凝結和真空干燥的操作步驟，采用碳酸鹽溶解在聚酰胺酸溶液中作為基液，然后將高鎳三元正極材料投入其中進行一次反應凝結并進行過濾去除其中多余雜質，然后進行干燥處理，這時加入熱絡合劑再次投入其中進行二次反應凝結并進行真空干燥。這樣再經過至少兩次的反應凝結和嚴格的轉速、溫度以及時間控制可以使其表面形成新的含碳的凝結層，從而有利于提高高鎳三元正極材料在使用過程中的化學穩定性，便于進行長時間的反復使用，提高了使用的安全性。

技術領域

本發明屬于電池材料生產技術領域，更具體地說，尤其涉及一種高鎳三元正極材料的表面處理方法。

背景技術

鎳鈷錳三元電池材料做正極的電池相對于鈷酸鋰電池安全性高，但是平臺太低，用在手機上（手機截止電壓一般在3.4V左右）會有明顯的容量不足的感覺，在一些山寨手機上已經有在用三元材料的電池了，特別是容量比較高的電池。常規的電池正極材料是鈷酸鋰LiCoO₂，三元材料則是鎳鈷錳酸鋰Li（NiCoMn）O₂，三元復合正極材料前驅體產品，是以鎳鹽、鈷鹽、錳鹽為原料,里面鎳鈷錳的比例可以根據實際需要調整，磷酸鐵鋰容量發揮偏低，不適合追求高容量手機電池的要求。

高鎳三元正極材料以其相對較低的成本和較高的能量密度，成為高能量密度動力電池體系的首選體系，受到了廣泛關注。但是，材料中鎳含量的增加以及燒結過程加入過量鋰源防止鋰揮發造成的離子混排，從而導致高鎳三元材料表面鋰含量高。同時，材料在貯存過程中表面殘堿與空氣中的水及CO₂ 進一步反應生成Li₂O和Li₂CO₃ 等物質，這些物質會在電池循環過程中和電解液發生一系列副反應，消耗電解液并在表面產生成分復雜且厚度不均一的CEI膜，降低材料界面的活性，導致電化學性能惡化，限制了高鎳三元正極材料的實際應用。

鋰離子電池采用鋰離子能夠進行可逆嵌脫的材料作為電池的正極材料和負極材料，結合適當的電解液或固體電解質粉末薄膜而構成鋰離子二次電池體系。因為電池的能量取決于其電壓與容量的乘積，所以提高電池的能量密度的手段是使用高電壓和高容量的正負極材料。針對同樣的負極材料，正極材料的容量和電位越高，則電池的能量密度越高。提升鋰離子電池的能量密度，開發更高比容量的高鎳含量三元正極粉末是電池研發的主要方向。

現有的高鎳三元正極材料的表面處理方法，只能去除了材料表面殘堿，無法在高鎳三元正極材料的表面形成，相對穩定新物質，這樣在長時間的循環使用過程中，高鎳三元正極材料的化學穩定性容易下降，嚴重的影響了其使用安全性和可靠性。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中存在的缺點，而提出的一種高鎳三元正極材料的表面處理方法。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

本發明提供的一種高鎳三元正極材料的表面處理方法，具體包括以下步驟：

1、一種高鎳三元正極材料的表面處理方法，其特征在于：具體包括以下步驟：

步驟S1，基液配制：將碳酸鹽溶解在聚酰胺酸溶液中，通過攪拌器進行一段時間的攪拌，使其混合均勻，配置成濃度含量為0.6-1mol/L含碳溶液；

步驟S2，一次反應凝結：將高鎳三元正極材料與含碳溶液的重量比重為0.03：120，投入步驟S1中配置的含碳溶液中，并在一定的溫度下，持續攪拌一段時間，使其充分反應凝結；

步驟S3，過濾干燥：將步驟S2反應凝結的溶液，通過微孔膜進行過濾，獲得過濾產物A，并將產物A放置在室溫環境中進行自然降溫干燥；

步驟S4，二次反應凝結：將步驟S3中獲得的產物A，再次投入步驟S1中并加入絡合劑，使其進一步反應凝結獲得產物B；