用于阴极材料的制造过程中的干燥程序制造技术

一种用于制造用于锂离子电池的阴极材料的方法，所述方法包括：在制造过程中生成锂镍复合氧化物材料，其中所述制造过程导致残留的锂存在于所述锂镍复合氧化物材料中；清洗所述锂镍复合氧化物材料，以便去除至少一部分所述残留的锂，其中所述清洗为所述锂镍复合氧化物材料提供水分含量；以及对所述锂镍复合氧化物材料进行干燥，以便去除至少一部分所述水分含量，所述干燥在大体上仅仅为惰性气体或者基本上没有二氧化碳的空气的环境中被执行。

Drying Procedure for Cathode Material Manufacturing

A method for manufacturing cathode materials for lithium ion batteries includes: generating lithium-nickel composite oxide materials in the manufacturing process, in which residual lithium exists in the lithium-nickel composite oxide materials; cleaning the lithium-nickel composite oxide materials in order to remove at least one part. The residual lithium is separated, and the cleaning provides moisture content for the lithium-nickel composite oxide material, and the lithium-nickel composite oxide material is dried to remove at least part of the moisture content, which is generally only an inert gas or an air ring without carbon dioxide. Circumstances are enforced.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于阴极材料的制造过程中的干燥程序相关专利的交叉引用本申请要求于2016年4月11日提交的标题为“DRYINGPROCEDUREINMANUFACTURINGPROCESSFORCATHODEMATERIAL”的美国实用专利申请第15/095,954号的优先权，其全部内容在此以引用的方式并入本文并且出于所有目的而被构成本申请的一部分。
技术介绍
在各种电化学储能系统中，锂离子电池是当前最常用于给车辆以及便携式电子装置供电的。例如，纯电动车辆(batteryelectricvehicle)可以使用包含具有圆柱形或者其他形状的电池的一个或多个电池包。通常，锂离子电池包括：在其间具有分离器的阴极材料和阳极材料；以及会促进在给电池充电和放电时涉及的电化学过程的电解质。在一些锂离子电池中，阴极材料是使用锂镍钴铝氧化物来制作。例如，可以通过将锂盐与前体材料进行混合并且烘烤该混合物以便使得其变成粉末来制造该材料。该材料最终会被形成为期望形状的阴极，诸如薄片。所形成的锂镍钴铝氧化物在烘烤之后相对敏感。例如，残留的锂可以以碳酸锂或者氢氧化锂的形式存在。在电池被组装之后存留于阴极材料中的大量残留的锂可能对电池寿命有害。为此，已经将清洗步骤引入到制造过程中。清洗可以通过在粒子上形成羟基氧化镍表面来使锂镍钴铝氧化物稳定。在清洗之后，该材料应该被干燥以便减少其水分水平。干燥过程可以包括在冷却时期之后的低温阶段和高温阶段。为了确保在干燥过程期间的清洁环境，当前是使用真空腔室来执行。由于真空，所以存在很少热传导或者不存在热传导。相反，通过粒子与腔室的内表面之间的接触来发生热传递。然而，由于缺乏热对流以及需要在不同的干燥阶段之间来加热或者冷却腔室，所以该过程可能花费较长时间，有时对于典型的分批处理为12个小时至24个小时。同样，为了确保材料的均匀干燥，可以在该过程期间在腔室中机械地混合或者搅动材料。然而，该混合/搅动可能在材料中构成金属污染的风险，这可能在锂离子电池中造成缺陷。
技术实现思路
本公开的目的是提供一种用于产生阴极材料的改进系统和方法。因此，为了克服现有技术和过程的缺点，根据本公开的第一方面，一种用于制造用于锂离子电池的阴极材料的方法包括：在制造过程中生成锂镍复合氧化物材料，其中该制造过程导致残留的锂存在于锂镍复合氧化物材料中。该方法接着包括：清洗锂镍复合氧化物材料，以便去除至少一部分残留的锂，其中清洗为锂镍复合氧化物材料提供水分含量。该方法然后包括：对锂镍复合氧化物材料进行干燥，以便去除至少一部分水分含量，干燥在大体上仅仅为惰性气体或者基本上没有二氧化碳的空气的环境中被执行。与现有技术过程相比，该过程提供益处，包括：例如，减少干燥时间、残留的锂的去除得以改进、以及减小的可能金属污染。在根据本公开的第一方面的方法的一些实施例中，该方法可以包括任何或者所有所描述的如下特征。该方法还可以包括：通过将惰性气体引入到腔室中，并且将该腔室中的二氧化碳水平减少到至多约100ppm，来创建用于对锂镍复合氧化物材料进行干燥的环境。腔室中的二氧化碳水平被减少到至多约50ppm。该方法还可以包括：检测腔室中的二氧化碳水平，并且相应地从腔室中去除二氧化碳。从腔室中去除二氧化碳还可以包括：应用变压吸附(swingabsorption)过程。惰性气体或者基本上没有二氧化碳的空气在去除至少一部分水分含量时提供热对流，以有助于水分去除。腔室可以是回转炉和/或可以包括流化床干燥器。干燥可以是在单个腔室中执行的连续过程。进一步地，在根据本公开的第一方面的方法的其他实施例的情况下，干燥过程可以包括在被保持在不同温度下的腔室中执行的步骤分离过程。干燥可以包括：(i)在第一温度下执行的第一干燥阶段，(ii)在第一阶段之后，在高于第一温度的第二温度下执行的第二干燥阶段，以及(iii)在第二阶段之后，将锂镍复合氧化物材料冷却的第三阶段。根据这些其他实施例中的一个或多个，第一阶段、第二阶段和第三阶段中的每一个阶段可以在分离腔室中被执行。通过使用分离腔室来用于干燥过程，可以控制不同水平的干燥以加快干燥过程。锂镍复合氧化物材料可以是锂镍钴铝氧化物或者锂镍钴锰氧化物。干燥可以在惰性气体中被执行，其中惰性气体包括氮和氩中的至少一种。干燥可以在基本上没有二氧化碳的空气中被执行，该方法还包括：执行空气过滤以便去除二氧化碳。通过从空气中去除二氧化碳和/或在惰性气体中的干燥，与现有技术方法和系统相比，污染风险被减小。附图说明图1示出了制造用于锂离子电池的阴极材料的示例的过程流程。图2示出了与图1的过程流程中的清洗阶段和干燥阶段有关的系统流程的示例。图3A至图3B示意性地示出了使用回转炉进行处理的示例。具体实施方式本文件描述了用于改进用于锂离子电池的电极制备中的阴极材料的制备的系统和技术的示例。本文所描述的示例描述了可以通过使用干燥器来克服与真空干燥器有关的缺点，其中材料在惰性气体或者已经被过滤以去除二氧化碳的空气的存在下被干燥。这种气体/空气然后可以在约标准气压(诸如一个大气压)下被提供。例如，这可以显著地缩短干燥过程并且/或者可以增加生产效率。图1示出了制造用于锂离子电池的阴极材料的示例的过程流程100。前体110和锂盐120可以在混合阶段130中被混合在一起。在一些实施方式中，前体可以包括氢氧化镍或者氧化镍，并且锂盐可以包括氢氧化锂。例如，材料110和材料120在混合之前可以呈粉末形式，并且可以包括其他成分(诸如掺杂或者涂层材料)。烘烤(baking)阶段140在此被称为第二烘烤。在一些实施方式中，这表示另一个烘烤阶段在制造过程中更早地发生。例如，前体材料和/或锂盐可以来自于更早的烘烤阶段。在烘烤阶段之后，使材料经受研磨阶段150。例如，经烘烤材料可以被研磨为粉末形式。在一些实施方式中，研磨的结果是粉末，该粉末原则上是用于制造阴极的恰当材料，只是残留的锂存在于该粉末中。例如，该材料可以是锂镍复合氧化物材料，诸如锂镍钴铝氧化物或者锂镍钴锰氧化物。残留的锂可以是碳酸锂或者氢氧化锂，仅举两个示例。这样，可以在制造过程中生成锂镍复合氧化物材料，并且该制造过程会导致一些残留的锂存在于该材料中。因此，该材料可以在清洗阶段160中被清洗。在一些实施方式中，材料与水和溶剂进行混合，以便去除至少一些残留的锂。在清洗之后可以执行流体去除。在一些实施方式中，可以使用压滤机(filterpress)。例如，在清洗阶段之后，材料可以具有约10％至20％的水分含量，并且压滤器可以将这减少至约5％的水分。上文描述的阶段110至160可以按照各种方式进行实施，包括本领域的技术人员已知的那些方式。另一方面，跟随在上述阶段之后的干燥阶段170是一种用于进一步减少所产生的材料中的水分水平的改进方式。根据该阶段，锂镍复合氧化物材料的干燥在大体上仅仅为惰性气体或者基本上没有二氧化碳的空气的环境中被执行。例如，这与在真空中干燥材料的现有方法形成对照，其在于阶段170通过气体/空气提供有用的热对流。例如并且没有限制性，惰性气体可以包括氮、氩或者其组合。此外，如果提供了充分的热对流，可能存在很少或者不存在使干燥腔室或者其他容器内部的粉末材料搅动的需要。过程流程100可以在被实施以用于制造锂离子电池的各种系统中的任一个系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造用于锂离子电池的阴极材料的方法，所述方法包括：在制造过程中生成锂镍复合氧化物材料，其中所述制造过程导致残留的锂存在于所述锂镍复合氧化物材料中；清洗所述锂镍复合氧化物材料，以便去除至少一部分所述残留的锂，其中所述清洗为所述锂镍复合氧化物材料提供水分含量；以及对所述锂镍复合氧化物材料进行干燥，以便去除至少一部分所述水分含量，所述干燥在大体上仅仅为惰性气体或者基本上没有二氧化碳的空气的环境中被执行。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.11 US 15/095,9541.一种制造用于锂离子电池的阴极材料的方法，所述方法包括：在制造过程中生成锂镍复合氧化物材料，其中所述制造过程导致残留的锂存在于所述锂镍复合氧化物材料中；清洗所述锂镍复合氧化物材料，以便去除至少一部分所述残留的锂，其中所述清洗为所述锂镍复合氧化物材料提供水分含量；以及对所述锂镍复合氧化物材料进行干燥，以便去除至少一部分所述水分含量，所述干燥在大体上仅仅为惰性气体或者基本上没有二氧化碳的空气的环境中被执行。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：通过将所述惰性气体引入到腔室中，并且将所述腔室中的二氧化碳水平减少到至多约100ppm，来创建用于对所述锂镍复合氧化物材料进行干燥的所述环境。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述腔室中的所述二氧化碳水平被减少到至多约50ppm。4.根据权利要求2所述的方法，还包括：检测所述腔室中的所述二氧化碳水平，并且相应地从所述腔室中去除二氧化碳。5.根据权利要求4所述的方法，其中从所述腔室中去除所述二氧化碳包括：应用变压吸附过程。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述惰性气体或者基本上没有二氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：有元真司，鹤田邦夫，R·勒布兰克，R·梅尔瑟特，
申请(专利权)人：特斯拉公司，
类型：发明
国别省市：美国,US