[發明專利]一種降低正極材料表面殘堿提高收率的洗滌方法

在審

• 申請號: 202211318053.9
• 申請日: 2022-10-26
• 公開（公告）號: CN115458712A
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 張文艷;許開華;陳玉君;夏寒;唐堯;張翔;雷敏
• 申請（專利權）人: 格林美（無錫）能源材料有限公司
• 主分類號: H01M4/1391
• 分類號: H01M4/1391;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 潘登

本發明提供了一種降低正極材料表面殘堿提高收率的洗滌方法，所述洗滌方法包括以下步驟：(1)將水洗劑加入水洗容器，開啟攪拌后加入正極材料，進行水洗攪拌得到漿料；(2)將步驟(1)得到的漿料打入壓濾機進行壓濾處理，將得到的濾液通過循環系統在水洗容器和壓濾機之間循環，邊循環邊壓濾，壓濾完成后對濾餅進行干燥處理得到正極材料，本發明是通過在水洗過程中控制水的溫度、水料比例及濾液的循環時間來控制殘堿的含量，不僅可以控制殘留堿的含量，還可以使收率達到99％以上。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，涉及一種降低正極材料表面殘堿提高收率的洗滌方法。

背景技術

正極材料是鋰電池的核心關鍵材料，其特性直接決定了鋰電池的能量密度、循環性能、安全性能等。正極材料約占電池成本的40％左右，其成本直接決定了電池的成本。受新能源動力汽車行業對續航里程的要求和國家政策的推動，高鎳三元正極材料成為正極材料的主流技術路線，其占比在逐年升高。隨著高鎳三元技術的成熟及鎳、鈷、鋰的價格上升，在保證性能的前提下，成本問題越來越被關注。

由于高鎳產品一次燒結溫度低、Ni難氧化等問題，高鎳正極材料一燒品的殘留LiOH和Li₂CO₃都比較高。殘留鋰過高，會導致電池制作過程中漿料成果凍狀、極片起皮、內阻增加、脹氣等問題的存在。殘堿過低，容易導致鋰過度損失，容量下降、循環性能差等問題。所以在正極材料制備過程中，我們不僅需要去除高鎳正極材料表面的殘余鋰，也需要控制高鎳正極材料表面的殘余鋰不能過低。去除高鎳表面的殘留鋰最有效的方法大致分為兩種，第一種是在一燒或二燒包覆工序中引入添加劑，但是這種方法往往達不到預期的效果。第二種就是在水洗過程中去除殘余堿，包含在水洗過程中引入添加劑或弱酸類物質等，該種方法殘余堿主要在水洗罐中被洗掉，水洗可以洗掉表面殘堿的量，但是對正極材料中剩余堿的量不容易控制并且會造成物料損失，收率達不到99％，使生產成本上升。

CN108878863A公開了一種改善鋰離子電池三元正極材料表面殘堿度的方法，包括以下步驟：將分子式為LiNi_xCo_yMn_zO₂的粉體鎳鈷錳層狀正極材料與水混合，離心分離得到水洗后粉體材料；將鋰源加入到無水乙醇中混合均勻，再加入水洗后粉體材料混合均勻，蒸發完全，烘干，燒結得到鋰離子電池三元正極材料。該發明通過水洗后，通過乙醇體系對三元材料進行補鋰和二次燒結，補充水洗時損失的鋰。此方法步驟較多，在工業生產時不僅需要使用有機溶劑，料也會隨著步驟的增加而損失更多。

CN112186156A公開了一種高鎳正極材料的水洗方法、其產品及產品用途，所述水洗方法包括將高鎳正極材料與硼酸溶液混合，進行反應，燒結，得到水洗后的高鎳正極材料。該方法固液分離的方式為真空抽濾，既沒有指出殘堿控制范圍，也沒有提及收率問題，該方法顯而易見是一種常規水洗方法，收率達不到99％。

發明內容

本發明的目的在于提供一種降低正極材料表面殘堿提高收率的洗滌方法，本發明是通過在水洗過程中控制水的溫度、水料比例及濾液的循環時間來控制殘堿的含量，殘留堿一部分是在水洗罐中去除的，一部分是通過濾液反復淋洗濾餅的方式去除。通過增加濾液循環清洗系統、烘干工序參數控制等手段使產品不僅可以控制殘留堿的含量，還可以使收率達到99％以上。在第一次壓濾過程中，大部分料會形成濾餅，小部分料會隨著濾液損失，當濾餅形成后，濾液再次過濾時，濾液中的那小部分料又留在了濾餅上，反復幾次，不僅去除了殘留堿，也提高了正極材料的收率。在烘干過程中，低溫下開啟攪拌，由于物料較濕，整個過程粉塵較少，失水率較高。在高溫下停止攪拌，烘干過程屬于靜止狀態，揚塵較少。也保證了物料較高的收率。

為達到此發明目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供了一種降低正極材料表面殘堿提高收率的洗滌方法，所述洗滌方法包括以下步驟：

(1)將水洗劑加入水洗容器，開啟攪拌后加入正極材料，進行水洗攪拌得到漿料；