一种降低正极材料残碱改善电化学性能的方法技术

本发明专利技术提供了一种降低正极材料残碱改善电化学性能的方法，所述方法包括以下步骤：将正极材料与双(氟硫酰基)亚胺锂溶液混合经水浴搅拌后进行过滤洗涤，得到氟化锂包覆的正极材料，本发明专利技术利用液相法在超高镍多晶正极材料表面包覆一层LiF，可以明显降低正极材料的表面残碱量和镍锂混排，改善材料的电化学性能。改善材料的电化学性能。改善材料的电化学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种降低正极材料残碱改善电化学性能的方法


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，涉及一种降低正极材料残碱改善电化学性能的方法。

技术介绍

[0002]超高镍多晶正极材料容量高可以提高正极材料的能量密度，但超高镍多晶正极材料因镍含量高，一方面具有残碱含量较高的缺点，在制作电池过程匀浆阶段易出现果冻状浆料，影响涂布工序，导致无法进行后续的电池制作，因此需要控制超高镍正极材料的残碱(残碱指的是正极材料表面的Li2CO3和LiOH)；另一方面超高镍中的镍价态较高，较活跃，易变成较稳定的Ni
2+
，因此超高镍锂镍混排较严重。
[0003]此外，多晶正极材料因由较小的一次颗粒组成二次球形，如果采用干法包覆的方法可以降低多晶二次球颗粒表面的残碱，但干法包覆的方法不能有效地降低二次球内部一次颗粒的表面残碱。
[0004]CN114226340A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
‑
X溶液；其中，CMC
‑
X为CMC
‑
H与CMC
‑
Li的混合物；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。
[0005]CN114057240A公开了一种降低高镍正极材料残碱含量的方法，该方法是将高镍正极材料投入到纳米锆酸铝的乙醇分散液后通过边搅拌边蒸发的方式进行固液分离，所得干燥后粉体进行过筛、烧结再过筛得到一次烧结半成品，然后将此半成品进行水洗、离心、干燥、二次烧结和过筛得到低残碱量的高镍正极材料。
[0006]上述方案需要采用水洗的方式才可以洗去正极材料颗粒内部一次颗粒表面的残碱，但水洗过程中，正极材料会与水反应，将超高镍中的Ni
3+
还原为Ni
2+
，加剧锂镍混排，从而破坏正极材料的结构，降低正极材料的电化学性能，因此需要探索新的降低多晶正极材料残碱的工艺。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种降低正极材料残碱改善电化学性能的方法，本专利技术利用液相法在超高镍多晶正极材料表面包覆一层LiF，可以明显降低正极材料的表面残碱量和镍锂混排，改善材料的电化学性能。
[0008]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供了一种降低正极材料残碱改善电化学性能的方法，所述方法包括以下步骤：
[0010]将正极材料与双(氟硫酰基)亚胺锂溶液混合经水浴搅拌后进行过滤洗涤，得到氟化锂包覆的正极材料；
[0011]其中，所述双(氟硫酰基)亚胺锂溶液的溶剂与洗涤用的洗涤剂种类相同。
[0012]本专利技术利用液相法在正极材料表面包覆一层LiF，该包覆层LiF显示化学惰性，一方面可以抑制空气中的水与正极材料表面的残余锂(Li2O)反应生成LiOH和Li2CO3，另一方面LiF可以抑制电池循环过程中电解液中产生的氟化氢与正极材料的副反应，从而提高正极材料的表面稳定性和循环稳定性。同时LiF包覆层有利于锂离子和电子的转移，可以提高放电比容量和首效。
[0013]正极材料表面残锂一般以氧化锂、氢氧化锂或碳酸锂的形式存在，本申请所述双(氟硫酰基)亚胺锂与残锂的反应式如下：
[0014][1]Li(NSO2F2)+Li2O＝Li(FSO2NSO3Li)+LiF
[0015][2]Li(NSO2F2)+2LiOH＝Li(FSO2NSO3Li)+LiF+H2O
[0016][3]Li(NSO2F2)+Li2CO3＝Li(FSO2NSO3Li)+LiF+CO2[0017][4]Li(FSO2NSO3Li)+Li2O＝Li(NSO3Li)2+LiF
[0018][5]Li(FSO2NSO3Li)+2LiOH＝Li(NSO3Li)2+LiF+H2O
[0019][6]Li(FSO2NSO3Li)+Li2CO3＝Li(NSO3Li)2+LiF+CO2。
[0020]优选地，所述双(氟硫酰基)亚胺锂溶液的溶剂与洗涤用的洗涤剂包括碳酸二甲酯。
[0021]优选地，所述正极材料的化学式为Li
x
Ni
a
Co
b
Mn
c
Al
d
O2，其中，1<x≤1.05，0.95≤a≤0.99，0.01≤b≤0.03，0.01≤c≤0.15，0.01≤d≤0.15，a+b+c+d＝1。
[0022]优选地，所述双(氟硫酰基)亚胺锂溶液的摩尔浓度为2～4mol/L，例如：2mol/L、2.5mol/L、3mol/L、3.5mol/L或4mol/L等。
[0023]优选地，所述正极材料与双(氟硫酰基)亚胺锂溶液中双(氟硫酰基)亚胺锂的摩尔比为1:(0.01～0.02)，例如：1:0.01、1:0.012、1:0.015、1:0.018或1:0.02等。
[0024]优选地，所述水浴搅拌的温度为60～80℃，例如：60℃、65℃、68℃、70℃、75℃或80℃等。
[0025]优选地，所述水浴搅拌的时间为15～30h，例如：15h、18h、20h、25h或30h等。
[0026]优选地，所述过滤洗涤后进行真空干燥。
[0027]优选地，所述真空干燥的温度为100～150℃，例如：100℃、110℃、120℃、130℃、140℃或150℃等。
[0028]优选地，所述真空干燥的时间为8～12h，例如：8h、9h、10h、11h或12h等。
[0029]优选地，所述氟化锂包覆的正极材料的结构为α
‑
NaFeO2型层状结构。
[0030]优选地，所述氟化锂包覆的正极材料(003)和(104)的峰强比满足：1.5600≤(003)/(104)。
[0031]优选地，所述氟化锂包覆的正极材料的锂镍混排程度≤1.48。
[0032]相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：
[0033](1)本专利技术利用液相法在正极材料表面包覆一层LiF，所述LiF可以抑制空气中的水与正极材料表面的残余锂(Li2O)反应生成LiOH和Li2CO3，同时LiF可以抑制电池循环过程中电解液中产生的氟化氢与正极材料的副反应，从而提高正极材料的表面稳定性和循环稳定性同时LiF包覆层有利于锂离子和电子的转移可以提高放电比容量和首效。
[0034](2)本专利技术所述方法制得正极材料的总碱含量较低，同时(003)和(104)的峰强比大且锂镍混排较低。
附图说明
[0035]图1是实施例2所述超高镍正极材料Li
1.04
Ni
0.96
Co
0.02
Mn
0.01
Al
0.01
O2﹒本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种降低正极材料残碱改善电化学性能的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：将正极材料与双(氟硫酰基)亚胺锂溶液混合经水浴搅拌后进行过滤洗涤，得到氟化锂包覆的正极材料。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述双(氟硫酰基)亚胺锂溶液的溶剂包括碳酸二甲酯；优选地，所述洗涤用的洗涤剂包括碳酸二甲酯。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述正极材料的化学式为Li
x
Ni
a
Co
b
Mn
c
Al
d
O2，其中，1<x≤1.05，0.95≤a≤0.99，0.01≤b≤0.03，0.01≤c≤0.15，0.01≤d≤0.15，a+b+c+d＝1。4.如权利要求1
‑
3任一项所述的方法，其特征在于，所述双(氟硫酰基)亚胺锂溶液的摩尔浓度为2～4mol/L。5.如权利要求1
‑
4任一项所述的方法，其特征在于，所述正极...

【专利技术属性】
技术研发人员：白艳，张树涛，李子郯，王涛，杨红新，王壮，王亚州，
申请(专利权)人：蜂巢能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：