一种预氧化处理的镍基正极材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及二次电池技术领域，具体涉及一种预氧化处理的镍基正极材料及其制备方法和应用。本发明专利技术以镍基正极材料前驱体为基体，以氧化性气体为氧化剂实现预氧化目的，将Ni

【技术实现步骤摘要】
一种预氧化处理的镍基正极材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及二次电池
，具体涉及一种预氧化处理的镍基正极材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]镍基正极材料中Ni有较多变价，如Ni
2+
/Ni
3+
/Ni
4+
，易通过价态变化实现化学储能，因而多被选为二次电池正极材料(如锂离子电池和钠离子电池)，尤其是在锂离子电池中，高镍三元正极材料被广泛应用于便携式电子产品和新能源动力电池领域。但是镍基正极材料由于Ni
2+
与Li
+
离子半径相近，Ni
2+
迁移能力较强，易占据锂位发生Li
+
/Ni
2+
现象，抑制锂离子传输，严重降低其储锂能力和循环性能。Ni
2+
难以氧化成Ni
3+
，因而需要更高的制备温度。但随着镍含量的增加烧结温度降低，从而使增加高镍正极材的锂镍混排，降低其循环稳定性。
[0003]针对该问题，公开号为CN112490428A的中国专利公开了一种三元前驱体的预处理方法，其中通过将高镍三元前驱体与H2O2、LiClO、LiClO4等氧化剂混合，进行预氧化反应，得到预氧化三元前驱体，实现降低烧结温度的目的。但是该方法在处理过程中引入其他杂质物质，增加了洗涤工序，且氧化后的Ni
3+
稳定性较差，暴露在空气中会有部分被还原为Ni
2+
，进而影响其产物性能和使用寿命。r/>
技术实现思路

[0004]针对上述现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种预氧化处理的镍基正极材料及其制备方法和应用，本专利技术通过对镍基正极材料前驱体进行高效处理，在不引入新的杂质元素的前提下，实现较低温度下将Ni
2+
氧化为Ni
3+
，并实现了镍基正极材料制备温度的降低，且制备方法简单、高效，易大规模应用。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种预氧化处理的镍基正极材料的制备方法，包括如下步骤：
[0007](1)预氧化前驱体的制备：
[0008]S1、将镍基正极前驱体与金属化合物混合，然后向其中加入溶剂，得到混合液；
[0009]其中，镍基正极材料前驱体与金属化合物的摩尔比为1:0.5
‑
1.5；
[0010]S2、向步骤S1的混合液中通入氧化性气体，经干燥后得到预氧化前驱体；
[0011](2)预氧化处理的镍基正极材料的制备：
[0012]将步骤(1)的预氧化前驱体先于400
‑
580℃下保温2
‑
8h，再于600
‑
800℃下保温8
‑
16h，经冷却、干燥、研磨，得到预氧化处理的镍基正极材料。
[0013]优选的，所述步骤S1的镍基正极前驱体包括锂离子电池正极材料、钠离子电池正极材料、锌离子电池正极材料，所述镍基正极材料前驱体可以为干燥的粉末，也可以为含溶剂的浆状混合物。
[0014]优选的，所述步骤S1的镍基正极前驱体包括但不限于Ni(OH)2、Ni
x
Co
y
Mn1‑
x
‑
y
(OH)2、
Ni
x
Co
y
Al1‑
x
‑
y
(OH)2、NiCO3、Ni
x
Co
y
Mn1‑
x
‑
y
CO3、Ni
x
Co
y
Al1‑
x
‑
y
CO3。
[0015]优选的，所述步骤S1的金属化合物包括但不限于LiOH、Li2CO3、LiHCO3、LiCl、LiNO3、乙酸锂、NaOH、Na2CO3、NaHCO3、NaCl、NaNO3、乙酸钠、ZnSO4中的一种或几种。
[0016]优选的，所述步骤S1混合液的粘度为2.0
‑
15.0Pa
·
s。
[0017]优选的，所述步骤S2中氧化性气体选自O3、O3/Ar、O3/N2、O3/(Ar+N2)、Cl2、Br2中一种或者几种。
[0018]本专利技术还保护了制备方法制得的预氧化处理的镍基正极材料。
[0019]本专利技术还保护了预氧化处理的镍基正极材料制备的二次电池正极材料，所述二次电池正极材料按照如下步骤制备：
[0020]将预氧化处理的镍基正极材料、导电剂炭黑和粘结剂聚偏二氟乙烯混合，然后溶解于N
‑
甲基吡咯烷酮得到浆料，以铝箔为基底，在铝箔表面均匀涂覆浆料，经烘干、裁剪，得到二次电池正极材料；
[0021]其中，预氧化处理的镍基正极材料、导电剂炭黑和粘结剂聚偏二氟乙烯的质量比为7
‑
8：1
‑
2：1。
[0022]本专利技术还保护了二次电池正极材料在制备二次电池中的应用，所述二次电池按照如下步骤制备：
[0023]将二次电池正极材料、隔膜、电解液和负极极片依次进行组装，经过化成、静置工艺，制得二次电池。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0025]1、本专利技术本质上提供了一种镍基正极材料前驱体预氧化方法，其是以镍基正极材料前驱体为基体，以氧化性气体为氧化剂实现预氧化目的，将Ni
2+
氧化为Ni
3+
，再经过两次煅烧，通过金属离子嵌入层间稳定氧化后的结构，实现前驱体深度氧化，解决“Ni
3+
稳定性较差，暴露在空气中会有部分被还原为Ni
2+”的技术问题，同时实现降低烧结温度，提高材料的电化学性能的目的。
[0026]2、与现有技术相比，本专利技术克服现有技术的镍基正极材料“引入其他杂质物质，增加了洗涤工序，且氧化后的Ni
3+
稳定性较差，暴露在空气中会有部分被还原为Ni
2+”的技术缺陷，在改性过程中未引入其他杂质物质，可与其他工序合并，不增加额外的工序。
附图说明
[0027]图1是实施例1所得预氧化前驱体和对比例中前驱体的XRD对照谱图；
[0028]图2是实施例1所得制得的预氧化前驱体的SEM图，其中，(a)图为所得预氧化前驱体的形貌图，(b)图为(a)图的细节放大图。
具体实施方式
[0029]下面对本专利技术的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术各实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
[0030]实施例1
[0031]一种预氧化处理的镍基正极材料的制备方法，包括如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种预氧化处理的镍基正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)预氧化前驱体的制备：S1、将镍基正极前驱体与金属化合物混合，然后向其中加入溶剂，得到混合液；其中，镍基正极材料前驱体与金属化合物的摩尔比为1:0.5
‑
1.5；S2、向步骤S1的混合液中通入氧化性气体，经干燥后得到预氧化前驱体；(2)预氧化处理的镍基正极材料的制备：将步骤(1)的预氧化前驱体先于400
‑
580℃下保温2
‑
8h，再于600
‑
800℃下保温8
‑
16h，经冷却、干燥、研磨，得到预氧化处理的镍基正极材料。2.根据权利要求1所述的预氧化处理的镍基正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1的镍基正极前驱体包括锂离子电池正极材料、钠离子电池正极材料、锌离子电池正极材料。3.根据权利要求2所述的预氧化处理的镍基正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1的镍基正极前驱体包括但不限于Ni(OH)2、Ni
x
Co
y
Mn1‑
x
‑
y
(OH)2、Ni
x
Co
y
Al1‑
x
‑
y
(OH)2、NiCO3、Ni
x
Co
y
Mn1‑
x
‑
y
CO3、Ni
x
Co
y
Al1‑
x...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢科予，沈超，原凯，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：