[發明專利]一種降低鋰電池正極材料殘余堿的方法

在審

• 申請號: 202110874666.X
• 申請日: 2021-07-30
• 公開（公告）號: CN113793922A
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 李嘉俊;崔軍燕;李子郯;任海朋;陳婷婷
• 申請（專利權）人: 蜂巢能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 周淑歌

本發明名屬于鋰電池材料制備技術領域，具體涉及一種降低鋰電池正極材料殘余堿的方法。該方法包括如下步驟，采用酸性蒸汽對鋰電池正極材料進行表面處理，經干燥，燒結處理，得到低殘余堿含量的鋰電池正極材料。本發明的思路是利用酸性蒸汽對材料進行降堿處理，避免了水洗工藝對材料性能的影響，同時也避免了對燒結工藝的限制，因此，可在不影響材料性能的基礎上，得到低殘堿的鋰電池正極材料。

技術領域

本發明屬于鋰電池材料制備技術領域，具體涉及一種降低鋰電池正極材料殘余堿的方法。

背景技術

鋰離子電池作為新能源中的一種新型電池，具有能量密度高，循環壽命長，環境友好和安全性高等優點，被認為是最具有發展前景的二次電池。正極材料作為鋰離子電池的重要組成部分，是限制大功率和長壽命的鋰離子電池發展的關鍵因素。

隨著三元正極材料的發展，尤其是高鎳三元材料的出現，將容量提升到了一個新的高度，成為目前人們較為青睞的一款正極材料。然而，由于高鎳材料中的鎳含量較高，材料中的Li/Ni混排現象較重，不利于材料倍率性能的發揮。此外，鎳含量越高的三元材料，燒結條件越苛刻，越不容易形成特定鋰鹽比的正極材料，導致產物中殘堿含量較高；同時，鎳含量越高的材料，越容易與空氣中的CO₂和H₂O反應生成Li₂CO₃和LiOH殘余堿，殘余堿過高不僅會導致材料的循環性能降低，還會造成軟包電池的產氣問題，導致材料的安全性能下降。

目前，針對高鎳三元材料殘余堿過高的問題，主要有兩種有效的解決手段：一種是對材料進行水洗處理，然后進行包覆燒結修復顆粒表面結構；另一種是包覆弱酸鹽，讓熔融態下的弱酸鹽來消耗殘堿，達到降低殘堿的目的。然而，方法一中的水洗工藝雖然能洗掉大部分殘堿，但會伴隨著容量的流失，所以一般情況下，都需要對水洗后的物料進行包覆處理來穩定材料表面結構。但在后續的包覆燒結工藝中，材料和包覆劑在燒結時會相互作用，從而誘導一部分鋰離子從顆粒內部遷移到顆粒表面形成Li₂O，Li₂O在室溫下會吸附CO₂和H₂O生成Li₂CO₃和LiOH等殘余堿，又會使得材料的殘堿含量升高；方法二的降堿方法需要嚴格的控制燒結工藝和包覆劑的添加量，調控不好會降低降堿效果，同時還伴隨著降低材料電化學性能的風險。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于克服現有技術中的降低殘余堿的方法會影響材料的電化學性能，降堿效果不穩定等缺陷，從而提供一種降低鋰電池正極材料殘余堿的方法。

為此，本發明提供如下技術方案：

本發明提供一種降低鋰電池正極材料殘余堿的方法，包括如下步驟，采用酸性蒸汽對鋰電池正極材料進行表面處理，經干燥，燒結處理，得到低殘余堿含量的鋰電池正極材料。

可選的，所述表面處理的時間為10-20min。例如，所述表面處理時間可以為12min，14min，15min，16min，18min。

可選的，所述酸性蒸汽通過將酸性鹽的溶液進行加熱獲取。

可選的，所述酸性鹽的溶液的質量濃度為0.02-0.18％。例如，所述酸性鹽的溶液的質量濃度為0.03％，0.04％，0.05％，0.06％，0.07％，0.08％，0.09％。

可選的，所述酸性鹽為硫酸鹽，硝酸鹽，醋酸鹽，金屬鹵化物中的至少一種；

可選的，所述酸性鹽為硫酸銨，硫酸亞鐵，硫酸銅，硫酸鋁，硝酸銨，硝酸鈉，硝酸鐵，氯化銨，醋酸銨中的至少一種。

可選的，所述干燥溫度為100-150℃，干燥時間為1-3h。例如，所述干燥溫度可以為105℃，110℃，115℃，120℃，125℃，130℃，135℃，140℃，145℃；所述干燥時間可以為1.5h，2h，2.5h。