[發明專利]一種補鋰正極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202210033601.7
• 申請日: 2022-01-12
• 公開（公告）號: CN114361399A
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 李昭進;裴可為;王波;胡志林;王秋君;張迪;王歡
• 申請（專利權）人: 河北科技大學;河北坤天新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/139
• 分類號: H01M4/139;H01M10/0525
• 代理公司: 河北國維致遠知識產權代理有限公司 13137
• 代理人: 龐玉凈

本發明涉及鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種補鋰正極材料及其制備方法，該補鋰正極材料的制備方法包括如下步驟：將乙酸鎳、乙酸錳和乙酸鋰加到正極材料溶液中，調節pH，加熱，冷卻后固液分離，將所得固相洗滌，干燥得第一中間產物；將所述第一中間產物先升溫至360～500℃預燒結3～6h，再升溫至700～900℃燒結9～15h，冷卻至室溫，得第二中間產物；將所述第二中間產物與碳源水溶液混合均勻，烘干，高溫煅燒得所述補鋰正極材料。本申請的補鋰正極材料的制備方法操作過程簡單，通過微波輔助水熱法，能夠使補鋰材料均勻地包覆在電極材料的表面，制備得到的補鋰正極材料具有較好的補鋰效果，制備過程中不會發生絮凝現象。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種補鋰正極材料及其制備方法。

背景技術

近年來，鋰離子電池受到業界和政府資助機構的廣泛關注，在這一領域的研究也越來越多。鋰離子電池在進行首次充放電時，電解液會與電極材料在界面上發生反應，形成一層“固體電解質界面膜”，簡稱SEI膜。SEI膜的形成消耗了部分鋰離子，使得其在首次充放電中不可逆容量增加，降低了電極材料的首次庫倫效率，進而導致鋰離子電池能量密度的降低。

補鋰工藝可以解決鋰離子電池的容量損失問題，補鋰工藝分為正極補鋰工藝和負極補鋰工藝兩種方式。負極補鋰工藝是通過鋰粉或鋰箔進行補鋰，是一種最為常見的補鋰方法。電池在注液后這些金屬鋰迅速與負極反應，嵌入到負極材料之中，從而提升材料的首次庫倫效率。但是金屬鋰十分活潑，能與水產生劇烈的反應，因此負極補鋰對工藝環境的要求十分嚴格，生產成本也較高。正極補鋰工藝是在正極勻漿的過程中，向其中添加少量的補鋰材料，在充電的過程中，多余的鋰從這些高容量正極材料中脫出，嵌入到負極中補充首次充放電的不可逆容量。然而，現有的正極補鋰工藝是直接將補鋰材料與電極材料混合，在混合過程中易發生絮凝現象，補鋰材料較難均勻分散在電極漿料中，因此限制了正極補鋰技術的商業化應用。

發明內容

鑒于此，本申請提供一種補鋰正極材料及其制備方法，本申請的補鋰正極材料的制備方法能夠使補鋰成分在電極材料表面均勻地包覆，制備得到的補鋰正極材料能夠直接用作鋰離子電池的正極材料，避免了補鋰材料與電極材料混合發生絮凝現象的情況，克服了現有技術的缺陷。該制備方法制備得到的補鋰正極材料能夠有效減少在首次充放電過程中電池的容量損失問題。

為達到上述發明目的，本發明采用了如下的技術方案：

本申請第一方面提供了一種補鋰正極材料的制備方法，包括如下步驟：

將乙酸鎳、乙酸錳和乙酸鋰加到正極材料溶液中，調節pH至7～9，加熱至130～220℃，保持5～60min，冷卻后固液分離，將所得固相洗滌，干燥得第一中間產物；

將所述第一中間產物先升溫至360～500℃燒結3～6h，再升溫至700～900℃燒結9～15h，冷卻至室溫，得第二中間產物；

將所述第二中間產物與碳源水溶液混合均勻，烘干，于500～1000℃高溫煅燒1～6h得所述補鋰正極材料。

本申請實施例所示的方案，首先將乙酸鎳、乙酸錳和乙酸鋰加到正極材料溶液中，通過限定加熱的終點溫度范圍以及限定pH范圍，可以保證乙酸鎳、乙酸錳和乙酸鋰在正極材料的表面充分反應，并且能夠均勻的包覆在正極材料的表面；然后將第一中間產物先升溫至360～500℃進行預燒結，可以除去第一中間產物中的有機物，生成由正極材料以及包覆于其表面的補鋰成分組成的補鋰材料前驅體，再升溫至700～900℃進行高溫燒結，能夠使包覆在正極表面的補鋰成分具有較好的結晶度，顆粒分布更加均勻，進而達到較好的補鋰效果；最后，將補鋰材料前驅體進行碳包覆，能夠使所得補鋰正極材料的倍率性能和循環性能進一步提高。本申請的補鋰正極材料的制備方法操作過程簡單，能夠使補鋰成分均勻地包覆在電極材料的表面，并且補鋰成分結晶度較好，顆粒分布均勻，能夠有效減少在首次充放電過程中電池的容量損失問題，能夠直接用作鋰離子電池的正極材料，避免了補鋰材料與電極材料混合發生絮凝現象的情況，克服了現有技術的缺陷。