一种预锂材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种预锂材料及其制备方法，化学式为LiNi

【技术实现步骤摘要】
一种预锂材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及预锂材料，特别是涉及一种高纯度的预锂材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]为了提高锂离子电池的能量密度，高比容量的硅负极材料正逐渐成为电池企业和材料供应商的选择，成为最具潜力的下一代锂离子电池负极材料之一。然而，硅负极较大的体积膨胀以及较低的首次库伦效率限制了其实际应用。由于正极材料的库伦效率远高于负极，必然导致正极材料的容量无法完全发挥出来，造成正极材料的浪费和电池容量的降低。这主要是因为负极材料表面会在首次充电过程中形成固态电解质膜，即SEI膜，这会消耗锂离子，而在电池中，锂离子几乎全部由正极材料提供。因此，人们提出了“补锂”的概念，通过在负极、正极或隔膜上“补锂”，来补充电池首次充电过程中形成SEI膜所消耗的锂离子。
[0003]正极补锂的工艺是在正极匀浆的过程中，向其中添加高锂容量材料，在充电的过程中，富余的锂元素从这些高锂容量正极材料脱出，嵌入到负极中补充首次充放电的不可逆锂容量。
[0004]因此，从正极材料外再寻找到一个锂源，让SEI膜的形成中消耗的是外界锂源的锂离子，这样就可以保证正极材料脱嵌的锂离子的浪费，最终就可以提高全电池容量。这个提供外界锂源的过程，就是预锂化，该外界锂源称为预锂材料。
[0005]预锂材料的研究是近几年锂电领域的研究热点，专利CN 107221650 B 中提到一种补锂添加剂及其制备方法，通过多种物质以一定的比例混合、多步烧结完成，但是有效成分纯度较低，部分产物颗粒小活性大致使不易储存，需要再做钝化处理，工艺复杂。专利CN 107819113A公开了一种补锂添加剂及其制备方法和应用中是以补锂添加剂为核壳结构，其核材料为导电碳材料，壳材料为氧化锂；氧化锂沉积在导电碳材料表面，以纳米尺寸的氧化锂颗粒形成纳米层壳，制备工艺复杂，难度大。
[0006]现有专利和研究中，合成Li2NiO2原料及方法主要是选择Li2O/LiOH及相应的镍盐，并加入添加剂进行固相合成，但是在实际合成过程中发现，尽管能够合成具有Li2NiO2的样品，但是其杂质组分较大，含量较低，主要原因是合成过程中NiO极易团聚偏析，而且重现性差。
[0007]因此，研究一种纯度高且补锂性能好的预锂材料成为目前的一个研究重点。

技术实现思路

[0008]本专利技术的主要目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种预锂材料及其制备方法，该预锂材料具有纯度高、致密度高以及脱锂容量高等特点。
[0009]为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0010]根据本专利技术的一个方面，提供一种预锂材料，其化学式为LiNi
(1
‑
x)
Me
x
O，其中x为10
‑6～10
‑1，Me为除Li和Ni之外的第三金属。
[0011]根据本专利技术一实施例，第三金属为选自Sr、Y、Nb、Ce、Ta、Mo和 W中的一种或两种以上的元素。
[0012]根据本专利技术一实施例，预锂材料含有裂纹，裂纹宽度为0.5nm～1nm 或1nm～100nm，裂纹长度为0.5nm～1nm或1nm～500nm。
[0013]根据本专利技术一实施例，预锂材料的粒径中值D50为1μm～20μm，比表面积为0.1m2/g～100m2/g；优选的，预锂材料的粒径中值D50为3μm～15 μm，比表面积为5m2/g～50m2/g。
[0014]根据本专利技术的另一个方面，提供一种预锂材料的制备方法，主要步骤包括：
[0015]S1选择镍盐和添加剂，采用化学共沉淀法，制备出前驱体1；
[0016]S2在惰性气氛下煅烧前驱体1，制备出前驱体2；
[0017]S3将前驱体2进行诱导操作诱发裂纹结构，制备出前驱体3；
[0018]S4将前驱体3与等摩尔比的Li2O混合，惰性气氛下烧结，粉碎，制备出预锂材料。
[0019]根据本专利技术一实施例，镍盐包括硫酸镍、硝酸镍、氯化镍、溴化镍中的一种或多种。
[0020]根据本专利技术一实施例，添加剂包括含有Sr、Y、Nb、Ce、Ta、Mo或W的化合物中的一种或两种以上的混合物。
[0021]根据本专利技术一实施例，前驱体2的化学式为Ni
(1
‑
x)
Me
x
O，按摩尔百分比计，前驱体2中的游离水和结晶水的总含量控制在0.001％以内。
[0022]根据本专利技术一实施例，惰性气体选自氮气、氦气、氖气、氩气及其混合气体。
[0023]根据本专利技术一实施例，诱导操作为置于诱导环境、加入诱导化学物质或置于诱导环境中加入诱导化学物质进行处理。
[0024]根据本专利技术一实施例，诱导环境包括低温环境、高压环境、高温淬火环境及其组合环境。
[0025]根据本专利技术一实施例，低温环境的温度为
‑
100℃～
‑
250℃。
[0026]根据本专利技术一实施例，高压环境的压力为10bar～500bar。
[0027]根据本专利技术一实施例，高温淬火环境是先加热至300℃～800℃后，再在液氮中极速降温至室温。
[0028]根据本专利技术一实施例，诱导化学物质包括Sr、Y、Nb、Ce、Ta、Mo 或W的化合物中的一种或两种以上的混合物。
[0029]对比现有技术，本专利技术的有益效果是：
[0030]1、本专利技术的预锂材料具有纯度高、致密度高以及脱锂容量高等特点；
[0031]2、本专利技术制备预锂材料的方法中通过诱导环境或诱导化学物质的诱导作用，改变晶体结构并进一步扩大晶胞体积，促使锂离子能够更充分的与NiO 反应从而减少偏析，提高预锂材料的纯度及致密度，进而提升脱锂容量，推动锂离子电池整体电容量的提升。
附图说明
[0032]图1为实施例2的SEM图；
[0033]图2为实施例2的首次充电容量图。
具体实施方式
[0034]体现本专利技术特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本
专利技术能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本专利技术的范围，且其中的描述在本质上是当作说明之用，而非用以限制本专利技术。
[0035]本专利技术一实施方式，提供一种预锂材料，其化学式为LiNi
(1
‑
x)
Me
x
O，其中x为10
‑6～10
‑1，例如x为10
‑6、10
‑5、10
‑4、10
‑3、10
‑2、10
‑1；Me为除Li和Ni之外的第三金属，
[0036]于本专利技术一实施方式中，第三金属包括Sr、Y、Nb、Ce、Ta、Mo或 W中一种或两种以上的元素。
[0037]于本专利技术一实施方式中，预锂材料含有裂纹，裂纹宽度为0.5nm～1nm 或1nm～100nm，例如裂纹宽度为0.5nm、0.8nm、1n本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种预锂材料，其特征在于，所述预锂材料的化学式为LiNi
(1
‑
x)
Me
x
O，其中x为10
‑6～10
‑1，Me为除Li和Ni之外的第三金属。2.根据权利要求1所述的预锂材料，其特征在于，所述的第三金属为选自Sr、Y、Nb、Ce、Ta、Mo和W中的一种或两种。3.根据权利要求1所述的预锂材料，其特征在于，所述的预锂材料含有裂纹，所述裂纹的宽度为0.5nm～1nm或1nm～100nm，所述裂纹的长度为0.5nm～1nm或1nm～500nm。4.根据权利要求1所述的预锂材料，其特征在于，所述的预锂材料的粒径中值D50为1μm～20μm，比表面积为0.1m2/g～100m2/g。5.根据权利要求4所述的预锂材料，其特征在于，所述的预锂材料的粒径中值D50为3μm～15μm，比表面积为5m2/g～50m2/g。6.一种权利要求1～5任意一项所述的预锂材料的制备方法，其特征在于，所述的方法包括：S1选择镍盐和添加剂，采用化学共沉淀法，制备出前驱体1；S2在惰性气氛下煅烧所述的前驱体1，制备出前驱体2；S3将所述的前驱体2进行诱导操作诱发裂纹结构，制备出前驱体3；S4将所述的前驱体3与等摩尔比的Li2O混合，惰性气氛下烧结，粉碎，制备出所述的预锂材料。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的镍盐...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜龙，余柏烈，魏国祯，林振，曾雷英，谢能建，
申请(专利权)人：厦门厦钨新能源材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：