一种高镍正极材料的水洗除残碱方法及获得的正极材料技术

本发明专利技术公开了一种高镍正极材料的水洗除残碱方法及获得的正极材料。该高镍正极材料的水洗除残碱方法，包括以下步骤：获得高镍正极材料一烧料；获得羧甲基纤维素CMC

【技术实现步骤摘要】
一种高镍正极材料的水洗除残碱方法及获得的正极材料


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，尤其是涉及一种高镍正极材料的水洗除残碱方法及获得的正极材料。

技术介绍

[0002]近年来，新能源行业得到了快速的发展。锂离子电池是新能源行业的一种储能装置，被广泛的应用在新能源汽车、电动工具、储能电站等领域内。高镍正极材料属于锂离子电池正极的一类，因为其具有高能量密度、低金属元素成本等特点逐渐变得热门起来。高镍正极材料对水份及其敏感，但由于材料表面的LiOH和Li2CO3含量较高，高镍正极材料在合成过程中经常会用到水洗工艺。现在常用的高镍正极材料水洗方法是按照一定的水料比搅拌一定的时间，再抽滤或压滤，最后进烘箱烘干，也有一些方法是往水中加入一些添加剂，比如HF、硼酸等。然而，在水洗过程中很容易造成材料表面晶格中的Li
+
溶出，生成没有电化学活性的NiO，破坏材料表相结构，也会影响材料的电化学性能，再者水洗之后需要进行材料烘干处理，材料表面依然残留较多水分，锂具有亲水性，在烘干的过程中相当于给Li
+
的析出提供了一个“拖拽力”，造成材料放电容量损失。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服上述技术不足，提出一种高镍正极材料的水洗除残碱方法及获得的正极材料，解决现有技术中高镍正极材料的水洗工艺稳定性差，容易降低正极材料的电化学性能的技术问题。
[0004]本专利技术的第一方面提供一种高镍正极材料的水洗除残碱方法，包括以下步骤：
[0005]获得高镍正极材料一烧料；
[0006]获得羧甲基纤维素CMC
‑
X溶液；其中，CMC
‑
X为CMC
‑
H与CMC
‑
Li的混合物；
[0007]通过羧甲基纤维素CMC
‑
X溶液对高镍正极材料一烧料进行水洗，经固液分离和烘干得到烘干物料。
[0008]本专利技术的第二方面提供一种高镍正极材料，该高镍正极材料通过本专利技术第一方面提供的高镍正极材料的水洗除残碱方法得到。
[0009]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：
[0010]本专利技术通过向水中添加改性羧甲基纤维素CMC
‑
X(X＝H或Li)，在去除材料表面残余碱的同时，通过羧甲基纤维素锂弱化水洗对于材料表面晶格的损坏，同时在烘干过程抑制内部结构锂离子的析出，增加高镍材料的晶格稳定性，改善材料的容量及循环性能。
附图说明
[0011]图1是本专利技术对比例1和实施例2所得高镍正极材料的SEM图；
[0012]图2是本专利技术一烧料以及对比例2和实施例3所得高镍正极材料的充放电曲线图；
[0013]图3是本专利技术对比例1～2和实施例2～3所得高镍正极材料的循环性能图。
具体实施方式
[0014]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0015]本专利技术的第一方面提供一种高镍正极材料的水洗除残碱方法，包括以下步骤：
[0016]S1、获得高镍正极材料一烧料；
[0017]S2、获得羧甲基纤维素CMC
‑
X溶液；其中，CMC
‑
X为CMC
‑
H与CMC
‑
Li的混合物；
[0018]S3、通过羧甲基纤维素CMC
‑
X溶液对高镍正极材料一烧料进行水洗，经固液分离和烘干得到烘干物料。
[0019]CMC纤维素已经在负极材料中有了较为广泛的应用，CMC全称羧甲基纤维素钠(CMC
‑
Na)，它是天然纤维素经化学改性得到的一种具有醚结构的衍生物，是一种水溶性亲水胶体，它易溶于水制成粘稠的溶液，稳定性好，长期存放粘度几乎无变化，CMC的溶解不像无机盐解离出正负离子，首先是CMC粒子悬浮在水溶液中，接着高度聚合的CMC分子链在水分子的作用下，慢慢打开分子间的内氢键，进行水合作用，最终形成胶体。高镍正极材料水洗过程中，专利技术人发现，若单独采用CMC
‑
H作为水洗过程中的添加剂，因CMC
‑
H在水中溶解性较差，达不到增强水溶液粘度的目的；若单独采用CMC
‑
Li作为水洗过程中的添加剂，会导致引入过多的Li从而抑制材料表面残余碱在水中的溶解。本专利技术通过使用CMC
‑
X溶液对高镍正极材料一烧料进行水洗，CMC
‑
Li电离能够提供额外的Li，从而提高首效，降低内阻；CMC
‑
H在一定条件下能够与LiOH、Li2CO3反应生成羧甲基纤维素锂盐(CMC
‑
Li)；基于CMC
‑
X的这些特性，通过不同的添加量可以有效的实现对水溶液的粘稠度进行调控，降低水洗过程中对高镍正极材料表面结构的被冲洗损坏程度，同时能够与高镍正极材料表面的残余碱进行缓慢的反应，达到去除材料表面残碱的目的，另外在烘干的过程中，痕量的CMC
‑
Li发生电离能够在一定程度上抑制内部结构中Li离子的析出，后续二烧过程中还能起到一个补锂的作用。可见，通过添加羧甲基纤维素锂盐(CMC
‑
Li)，能够达到改善循环，提升容量的作用。在本专利技术的一些优选实施方式中，CMC
‑
H和CMC
‑
Li的摩尔比为(0.1～10)：1，优选为(0.2～5)：1。
[0020]本专利技术中，高镍正极材料一烧料的化学通式为：Li
1+y
(Ni
a
Co
b
M
c
B
d
)1‑
y
O2，其中，0≤y≤0.05，0.7≤a≤0.95，0.01≤b≤0.2，0≤c≤0.2，0≤d≤0.05，a+b+c+d＝1，M为Mn、Al、或二者任意比例的组合，B为Zn
2+
、Mg
2+
、Al
3+
、Y
3+
、Cr
3+
、Sc
3+
、Ga
3+
、La
3+
、Sm
3+
、Ti
4+
、Zr
4+
、Nb
5+
、W
6+
中的一种或两种以上的组合。获得高镍正极材料一烧料的步骤包括：将高镍正极材料前驱体、锂源、添加剂混合均匀，经烧结、粉碎得到高镍正极材料一烧料；该步骤中，锂源为氢氧化锂；高镍正极材料前驱体与锂源中的锂的摩尔比为1：(1.01～1.1)；烧结的温度为700～900℃，时间为8～24h，烧结的气氛为氧气。
[0021]本专利技术中，获得羧甲基纤维素CMC
‑
X溶液的步骤包括：
[0022]S21、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高镍正极材料的水洗除残碱方法，其特征在于，包括以下步骤：获得高镍正极材料一烧料；获得羧甲基纤维素CMC
‑
X溶液；其中，所述CMC
‑
X为CMC
‑
H与CMC
‑
Li的混合物；通过所述羧甲基纤维素CMC
‑
X溶液对所述高镍正极材料一烧料进行水洗，经固液分离和烘干得到烘干物料。2.根据权利要求1所述高镍正极材料的水洗除残碱方法，其特征在于，CMC
‑
X中，CMC
‑
H和CMC
‑
Li的摩尔比为(0.1～10)：1。3.根据权利要求1所述高镍正极材料的水洗除残碱方法，其特征在于，所述高镍正极材料一烧料的化学通式为：Li
1+y
(Ni
a
Co
b
M
c
B
d
)1‑
y
O2，其中，0≤y≤0.05，0.7≤a≤0.95，0.01≤b≤0.2，0≤c≤0.2，0≤d≤0.05，a+b+c+d＝1，M为Mn、Al、或二者任意比例的组合，B为Zn
2+
、Mg
2+
、Al
3+
、Y
3+
、Cr
3+
、Sc
3+
、Ga
3+
、La
3+
、Sm
3+
、Ti
4+
、Zr
4+
、Nb
5+
、W
6+
中的一种或两种以上的组合。4.根据权利要求3所述高镍正极材料的水洗除残碱方法，其特征在于，所述获得高镍正极材料一烧料的步骤包括：将高镍正极材料前驱体、锂源、添加剂混合均匀，经烧结、粉碎得到高镍正极材料一烧料；所述锂源为氢氧化锂；所述高镍正极材料前驱体与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：许开华，谢军，李伟，刘德宠，施杨，周晓燕，
申请(专利权)人：格林美无锡能源材料有限公司，
类型：发明
国别省市：