高镍三元正极材料中残碱的去除方法、高镍三元正极材料及锂离子电池技术

本发明专利技术提供了一种高镍三元正极材料中残碱的去除方法、高镍三元正极材料及锂离子电池。该去除方法包括：步骤S1，采用溶剂对高镍三元正极材料进行超声波洗涤处理，得到洗涤后体系，溶剂的pH值在5～7之间；步骤S2，将洗涤后体系进行喷雾干燥，得到除碱后高镍三元正极材料。上述超声波洗涤处理，一方面可以破坏碳酸锂和氢氧化锂在正极材料表面的吸附，从而引起碳酸锂和氢氧化锂脱离正极材料表面，进而对高镍三元正极材料中的残碱的清洗也较彻底；另一方面大大降低了洗涤时间，进而减少洗涤过程对材料表面结构的破坏，而且超声过后的材料的粒度相对均匀、电化学性能优异，从而提高材料表面结构稳定性，进而影响电芯安全性能与容量性能。能。能。

【技术实现步骤摘要】
高镍三元正极材料中残碱的去除方法、高镍三元正极材料及锂离子电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，具体而言，涉及一种高镍三元正极材料中残碱的去除方法、高镍三元正极材料及锂离子电池。

技术介绍

[0002]近年来，随着新能源行业的飞速发展，对锂离子电池正极材料技术性能的要求越来越高。众多的锂离子电池正极材料中，高镍三元正极材料由于具有良好的循环稳定性、可逆比容量高、能量密度高、电压平台高、振实密度高、电化学稳定、低温性能好，可以适应全天侯气温、成本较低等优点，是目前商业化正极材料研究中最热门的材料之一。但是，随着三元正极材料的镍含量的提高，由于Ni
3+
的不稳定性造成残碱偏高，进而导致水含量超标，使得电池循环过程产气严重，影响电池的安全性能，最终导致锂离子电池存在安全性较差、电芯产气较严重的问题，所以如何减少材料表面的碱性杂质，提高材料的性能，具有重要意义。
[0003]在进行制备高镍三元正极材料时，为了降低材料的表面的残碱，一般都会选择对高镍正极材料进行水洗，水洗是减少高镍三元正极材料表面残碱的一种比较有效的方式，对降低高镍三元正极材料表面碱含量有明显的作用，而且也可以降低材料的pH值，经水洗后的高镍三元正极材料表面副反应也会较少，进而提高高镍三元正极材料的容量、循环性能以及安全性能。但是高镍材料又有一定的怕水性，当高镍三元材料经过长时间的水洗后，虽然表面残碱有所降低，但是材料的结构也会遭到一定的破坏，若水洗时间较短，则材料表面的残碱会洗不干净。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种高镍三元正极材料中残碱的去除方法、高镍三元正极材料及锂离子电池，以解决现有技术中的高镍三元正极材料除碱工艺使其结构遭到破坏的问题。
[0005]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种高镍三元正极材料中残碱的去除方法，该去除方法包括：步骤S1，采用溶剂对高镍三元正极材料进行超声波洗涤处理，得到洗涤后体系，溶剂的pH值在5～7之间；步骤S2，将洗涤后体系进行喷雾干燥，得到除碱后高镍三元正极材料。
[0006]进一步地，上述溶剂与高镍三元正极材料的质量比为1:1～5:1，优选为1:1～3:2。
[0007]进一步地，上述溶剂选自去离子水、草酸溶液、乙酸溶液、去离子水与醇的混合溶剂中的任意一种或多种，优选醇溶液中的醇为C1～C6的醇，进一步地，优选醇为乙醇、乙二醇、异丙醇中的任意一中或多种，优选醇溶液中去离子水与醇的体积比为1:1～5:1。
[0008]进一步地，上述超声波洗涤处理时的超声波功率为200～600W，优选超声波洗涤处理的时间为5～15分钟。
[0009]进一步地，在上述超声波洗涤处理的过程中进行搅拌，优选搅拌的转速为300～600r/min。
[0010]进一步地，在上述步骤S2中，洗涤后体系的进料速度为5～10mL/min。
[0011]进一步地，在上述步骤S2中，喷雾干燥设备的进风温度为150～280℃，优选喷雾干燥设备的出风温度为80～100℃，优选喷雾干燥设备的雾化压强0.1～0.3MPa。
[0012]进一步地，上述高镍三元正极材料的化学式为LiNi
x
Co
y
M1‑
x
‑
y
O2，其中0.70≤x≤0.90，0.05≤y≤0.15，1
‑
x
‑
y＞0，优选M选自Al、Mn、Ti、Mg、Fe、Zr、Se、Ta中的任意一种或多种。
[0013]根据本专利技术的另一方面，提供了一种高镍三元正极材料，该高镍三元正极材料为上述去除方法得到的高镍三元正极材料。
[0014]根据本专利技术的又一个方面，提供了一种锂离子电池，包括正极、负极以及电解液，该正极包括前述的高镍三元正极材料。
[0015]应用本专利技术的技术方案，本申请采用溶剂对高镍三元正极材料进行超声波洗涤处理，一方面可以破坏碳酸锂和氢氧化锂在正极材料表面的吸附，从而引起碳酸锂和氢氧化锂脱离正极材料表面，进而对高镍三元正极材料中的残碱的清洗也较彻底；另一方面大大降低了洗涤时间，进而减少洗涤过程对材料表面结构的破坏，而且超声过后的材料的粒度相对均匀、电化学性能优异，从而提高材料表面结构稳定性，进而影响电芯安全性能与容量性能。其中，控制溶剂的pH值在5～7之间既能够尽可能地将高镍三元正极材料中的残碱的进行清洗，又可以避免溶剂的酸性太强导致对高镍三元正极材料的损坏。
附图说明
[0016]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0017]图1示出了本申请的实施例1、对比例1、对比例2的除碱后高镍三元正极材料对应电池的循环容量保持率图。
具体实施方式
[0018]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0019]如
技术介绍
所分析的，现有技术中存在高镍三元正极材料除碱工艺使其结构遭到破坏的问题，为解决该问题，本专利技术提供了一种高镍三元正极材料中残碱的去除方法、高镍三元正极材料及锂离子电池。
[0020]在本申请的一种典型的实施方式中，提供了一种高镍三元正极材料中残碱的去除方法，该去除方法包括：步骤S1，采用溶剂对高镍三元正极材料进行超声波洗涤处理，得到洗涤后体系，溶剂的pH值在5～7之间；步骤S2，将洗涤后体系进行喷雾干燥，得到除碱后高镍三元正极材料。
[0021]本申请采用溶剂对高镍三元正极材料进行超声波洗涤处理，一方面可以破坏碳酸锂和氢氧化锂在正极材料表面的吸附，从而引起碳酸锂和氢氧化锂脱离正极材料表面，进而对高镍三元正极材料中的残碱的清洗也较彻底；另一方面大大降低了洗涤时间，进而减
少洗涤过程对材料表面结构的破坏，而且超声过后的材料的粒度相对均匀、电化学性能优异，从而提高材料表面结构稳定性，进而影响电芯安全性能与容量性能。其中，控制溶剂的pH值在5～7之间既能够尽可能地将高镍三元正极材料中的残碱的进行清洗，又可以避免溶剂的酸性太强导致对高镍三元正极材料的损坏。
[0022]在本申请的一种实施例中，上述溶剂与高镍三元正极材料的质量比为1:1～5:1，优选为1:1～3:2。
[0023]若溶剂与高镍三元正极材料的质量比太大，造成溶剂浪费，若溶剂与高镍三元正极材料的质量比太小，溶剂对高镍三元正极材料中碱的去除效果在短时间内难以实现理想的效果，因此，为兼顾上述两个因素，从而在尽可能地将高镍三元正极材料中的残留碱去除的基础上尽量不对高镍三元正极材料的结构和性能造成破坏，优选上述溶剂与高镍三元正极材料的质量比范围。
[0024]为提高溶剂对高镍三元正极材料中残留碱的去除效果和效率，优选上述溶剂选自去离子水、草酸溶液、乙酸溶液、醇溶液中的任意一种或多种，优选醇溶液中的醇为C1～C6的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高镍三元正极材料中残碱的去除方法，其特征在于，所述去除方法包括：步骤S1，采用溶剂对高镍三元正极材料进行超声波洗涤处理，得到洗涤后体系，所述溶剂的pH值在5～7之间；步骤S2，将所述洗涤后体系进行喷雾干燥，得到除碱后高镍三元正极材料。2.根据权利要求1所述的去除方法，其特征在于，所述溶剂与所述高镍三元正极材料的质量比为1:1～5:1，优选为1:1～3:2。3.根据权利要求1或2所述的去除方法，其特征在于，所述溶剂选自去离子水、草酸溶液、乙酸溶液、醇溶液中的任意一种或多种，优选所述醇溶液中的醇为C1～C6的醇，进一步地，优选所述醇为乙醇、乙二醇、异丙醇中的任意一中或多种，优选所述醇溶液中去离子水与所述醇的体积比为1:1～5:1。4.根据权利要求1所述的去除方法，其特征在于，所述超声波洗涤处理时的超声波功率为200～600W，优选所述超声波洗涤处理的时间为5～15分钟。5.根据权利要求1所述的去除方法，其特征在于，在所述超声波洗涤处理的过程中进行搅拌，优选所述搅拌的转速为300～600r/min。6.根据权利要求1所述的去除方...

【专利技术属性】
技术研发人员：任海朋，崔军燕，李子郯，杨红新，陈婷婷，李嘉俊，江卫军，王涛，
申请(专利权)人：蜂巢能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：