一种疏水高镍三元正极材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种疏水高镍三元材料及其制备方法，其制备方法包括以下步骤：S1：制备氟代硅烷溶液；S2：制备疏水高镍三元正极材料；S3：烧结热处理得到表面稳定结构疏水层的高镍三元正极材料。本发明专利技术采用氟代硅烷在酸性环境下水解，在高镍三元正极材料表面形成一层疏水层，通过烧结热处理，使其表面结构更加稳定，以实现高镍三元材料疏水性，改善高镍三元正极材料匀浆及涂布加工性能，防止极片储存吸水，减少水分与电解液的副反应，明显地提高锂离子电池的电性能，同时的制备工艺简单，并且成本低、易于实现产业化。易于实现产业化。

【技术实现步骤摘要】
一种疏水高镍三元正极材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于锂离子电池正极材料
，具体涉及到一种疏水高镍三元正极材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]现如今，锂离子电池的能量密度要求越来越高，因而所选择的活性材料的克容量也随之提高。目前，正极活性材料主要以三元材料为主导，三元正极材料从最初的LiNi
1/3
Co
1/3
Mn
1/3
O2（NCM111）到现在LiNi
0.8
Co
0.1
Mn
0.1
O2（NCM811），甚至更高的镍含量，一切皆为提高活性正极材料的可逆容量，以此达到提高锂离子电池能量密度的要求。然而，锂离子电池高镍三元正极材料镍含量过高，导致自身表面PH值过高，在浆料的配置过程中浆料极易吸潮(吸收水分)，使浆料呈现果冻状态，从而使浆料无法涂布，并且后续的极片大量吸潮也会导致电池性能急剧下降，这大大降低了锂离子电池高镍三元正极材料的产业化程度。因此，急需开发一种疏水的高镍三元正极材料已解决高镍三元正极材料匀浆涂布以及后期极片存储的问题。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种疏水高镍三元正极材料及其制备方法，旨在实现高镍三元材料疏水性，改善高镍三元正极材料匀浆及涂布加工性能，防止极片储存吸水，减少水分与电解液的副反应，以提高锂离子电池的电性能。
[0004]为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：一种疏水高镍三元正极材料及其制备方法，所述的疏水高镍三元正极材料的制备方法包括以下步骤：S1：将氟代硅烷加入至连续搅拌含有溶剂的反应容器中，在一定温度下搅拌5~30min，然后加入pH调节剂，继续搅拌10~60min，得到氟代硅烷溶液；S2：将高镍三元正极材料加入至固体搅拌器中，常温高速搅拌，然后将至S1所制备的氟代硅烷溶液喷洒在高镍三元正极材料表面，继续高速搅拌10~30min，然后在真空干燥箱中进行干燥；S3：将S2中的产物在惰性气体气氛炉中进行烧结热处理，经过粉碎过筛得到疏水高镍三元正极材料。
[0005]所述的氟代硅烷为十七葵基三甲硅烷、三氟甲基三甲基硅烷 、三氟丙基三甲氧基硅烷 、三氟丙基甲基二甲氧基硅烷、全氟辛基三甲氧基硅烷、全氟辛基三乙氧基硅烷、全氟葵基三甲氧基硅烷 、全氟葵基三乙氧基硅烷中的一种或多种。进一步地，所述的氟代硅烷为全氟辛基三甲氧基硅烷、全氟辛基三乙氧基硅烷、全氟葵基三甲氧基硅烷 、全氟葵基三乙氧基硅烷中的一种或多种。
[0006]所述的pH调节剂为乙酸、柠檬酸、乳酸、酒石酸、苹果酸、柠檬酸钠、柠檬酸钾中的一种或多种。进一步地，所述的pH调节剂为乙酸、柠檬酸、乳酸、酒石酸、苹果酸中的一种或
多种。
[0007]所述的溶剂为去离子水、乙醇、甲醇、异丙醇中的一种或多种。进一步地，所述的溶剂为去离子水、乙醇中的一种或多种。
[0008]所述的高镍三元正极材料为LiNi
x
Co
y
Mn
z
O2，其中X+Y+Z=1，且0.6≤X<1，0 <Y≤0.2，0 <Z≤0.2。进一步地，所述的高镍三元正极材料为LiNi
x
Co
y
Mn
z
O2，其中X+Y+Z=1，且0.8≤X<1，0 <Y≤0.1，0 <Z≤0.1。
[0009]所述的氟代硅烷质量为高镍三元正极材料质量的0.1%~3%。进一步地，所述的氟代硅烷质量为高镍三元正极材料质量的0.5%~2%。
[0010]所述的烧结热处理温度为100~1000℃。进一步地，所述的烧结热处理温度为200~700℃。
[0011]所述的烧结热处理时间为2~10h。进一步地，所述的烧结热处理时间为2~6h。
[0012]本专利技术的有益效果在于： 本专利技术采用氟代硅烷在酸性环境下水解，在高镍三元正极材料表面形成一层疏水层，通过烧结热处理，使其表面结构更加稳定，以实现高镍三元材料疏水性，改善高镍三元正极材料匀浆及涂布加工性能，防止极片储存吸水，减少水分与电解液的副反应，明显地提高锂离子电池的电性能，同时的制备工艺简单，并且成本低、易于实现产业化。
具体实施方式
[0013]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本专利技术的保护范围有任何的限制作用。
[0014]实施例1：S1：将1g全氟葵基三甲氧基硅烷加入至连续搅拌的20mL去离子水和乙醇混合液的反应容器中，在50℃下搅拌10min，然后加入乙酸，继续搅拌30min，得到氟代硅烷溶液；S2：将100g NCM811正极材料加入至固体搅拌器中，常温高速搅拌，然后将至S1所制备的氟代硅烷溶液喷洒在高镍三元正极材料表面，继续高速搅拌20min，然后在真空干燥箱中进行干燥；S3：将S2中的产物在惰性气体气氛炉中，在500℃进行烧结热处理3h，经过粉碎过筛得到疏水高镍三元正极材料。
[0015]实施例2：S1：将2g全氟葵基三甲氧基硅烷加入至连续搅拌的50mL去离子水和乙醇混合液的反应容器中，在50℃下搅拌10min，然后加入乙酸，继续搅拌30min，得到氟代硅烷溶液；S2：将100g NCM811正极材料加入至固体搅拌器中，常温高速搅拌，然后将至S1所制备的氟代硅烷溶液喷洒在高镍三元正极材料表面，继续高速搅拌20min，然后在真空干燥箱中进行干燥；S3：将S2中的产物在惰性气体气氛炉中，在500℃进行烧结热处理3h，经过粉碎过筛得到疏水高镍三元正极材料。
[0016]实施例3：S1：将0.5g全氟葵基三甲氧基硅烷加入至连续搅拌的20mL去离子水和乙醇混合液的反应容器中，在50℃下搅拌10min，然后加入乙酸，继续搅拌30min，得到氟代硅烷溶液；
S2：将100g NCM811正极材料加入至固体搅拌器中，常温高速搅拌，然后将至S1所制备的氟代硅烷溶液喷洒在高镍三元正极材料表面，继续高速搅拌20min，然后在真空干燥箱中进行干燥；S3：将S2中的产物在惰性气体气氛炉中，在500℃进行烧结热处理3h，经过粉碎过筛得到疏水高镍三元正极材料。
[0017]实施例4：S1：将1g全氟葵基三甲氧基硅烷加入至连续搅拌的20mL去离子水和乙醇混合液的反应容器中，在50℃下搅拌10min，然后加入乙酸，继续搅拌30min，得到氟代硅烷溶液；S2：将99g NCM811正极材料加入至固体搅拌器中，常温高速搅拌，然后将至S1所制备的氟代硅烷溶液喷洒在高镍三元正极材料表面，继续高速搅拌20min，然后在真空干燥箱中进行干燥；S3：将S2中的产物在惰性气体气氛炉中，在300℃进行烧结热处理5h，经过粉碎过筛得到疏水高镍三元正极材料。
[0018]本专利技术提供了一种疏水高镍三元正极材料及其制备方法，有效地实现了高镍三元材料疏水性，改善了高镍三元正极材料匀浆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种疏水高镍三元正极材料及其制备方法，其特征在于，所述的疏水高镍三元正极材料的制备方法包括以下步骤：S1：将氟代硅烷加入至连续搅拌含有溶剂的反应容器中，在一定温度下搅拌5~30min，然后加入pH调节剂，继续搅拌10~60min，得到氟代硅烷溶液；S2：将高镍三元正极材料加入至固体搅拌器中，常温高速搅拌，然后将至S1所制备的氟代硅烷溶液喷洒在高镍三元正极材料表面，继续高速搅拌10~30min，然后在真空干燥箱中进行干燥；S3：将S2中的产物在惰性气体气氛炉中进行烧结热处理，经过粉碎过筛得到疏水高镍三元正极材料。2. 如权利要求1所述的一种疏水高镍三元正极材料及其制备方法，其特征在于，所述的氟代硅烷为十七葵基三甲硅烷、三氟甲基三甲基硅烷 、三氟丙基三甲氧基硅烷 、三氟丙基甲基二甲氧基硅烷、全氟辛基三甲氧基硅烷、全氟辛基三乙氧基硅烷、全氟葵基三甲氧基硅烷 、全氟葵基三乙氧基硅烷中的一种或多种。3.如权利要求1所述的一种疏水高镍三元正极材料及其制备方法，其特征在于，所述的pH调节...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔日俊，李国敏，
申请(专利权)人：深圳格林德能源集团有限公司，
类型：发明
国别省市：