高镍材料除残碱的方法与三元材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种高镍材料除残碱的方法与三元材料及其制备方法和应用，属于电池正极材料技术领域。该除残碱的方法包括：将高镍材料一次烧结后所得的一烧料随炉冷却至100

【技术实现步骤摘要】
高镍材料除残碱的方法与三元材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及电池正极材料
，具体而言，涉及一种高镍材料除残碱的方法与三元材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]高镍三元正极材料在烧结过程中使用的锂盐通常为带结晶水的氢氧化锂（LiOH
·
H2O）且会过量使用以保证反应的有效进行，在反应过程中由于反应温度较低加上反应气氛并非100%纯氧环境，反应结束后表面会残留氢氧化锂和碳酸锂两种碱性物质，两者对材料后续制备出的电芯均具有负面影响。因此在烧结反应结束后需要对材料进行水洗去残碱。
[0003]现有技术通常通过将一烧料破碎后直接水洗、压滤、干燥进行除残碱，但不能有效地同时降低碳酸锂和氢氧化锂这两种残碱的含量。
[0004]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的之一在于提供一种高镍材料除残碱的方法，该方法能够有效降低一烧料表面的残碱。
[0006]本专利技术的目的之二在于提供一种包括上述除残碱步骤的三元正极材料的制备方法。
[0007]本专利技术的目的之三在于提供一种由上述制备方法制备而得的三元正极材料。
[0008]本专利技术的目的之四在于提供一种制备原料包括上述三元正极材料的电池。
[0009]本申请可这样实现：第一方面，本申请提供了一种高镍材料除残碱的方法，其包括以下步骤：将高镍材料一次烧结后所得的一烧料随炉冷却至100
‑
300℃，随后置于含有水分的氛围下冷却，采用温度不超过10℃的水进行洗涤。
[0010]在可选的实施方式中，采用冰水进行洗涤。
[0011]在可选的实施方式中，洗涤之前，还包括将冷却后的物料进行粉碎；粉碎后物料的D
50
=2
‑
4μm。
[0012]在可选的实施方式中，一烧料是由高镍材料在500
‑
900℃的氧气氛围下烧结18
‑
24h而得；高镍材料由锂源、富镍前驱体以及添加剂混合而得；其中，锂源中锂元素与富镍前驱体中金属元素的摩尔比为1.04
‑
1.08:1；添加剂中添加元素的质量为富镍前驱体的500
‑
3000ppm。
[0013]在可选的实施方式中，锂源包括碳酸锂和氢氧化锂中的至少一种；和/或，富镍前驱体的分子式为Ni
x
Co
y
Mn1‑
x
‑
y
(OH)2，其中，0.7＜x＜1，0.05≤y＜0.15；和/或，添加剂中的元素包括锆、铝、锶、钨、镁、钛、铌和硼中的至少一种。
[0014]第二方面，本申请提供了一种三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：将上述高镍材料除残碱的方法得到的水洗料依次进行压滤、干燥、包覆、二次烧结。
[0015]在可选的实施方式中，包覆所用的包覆元素包括硼、钛、镁、钴和铝中的至少一种；包覆元素的包覆量为干燥所得的干燥料的质量的500
‑
2000ppm。
[0016]在可选的实施方式中，二次烧结是于240
‑
600℃的氧气氛围下进行6
‑
10h。
[0017]第三方面，本申请提供了一种三元正极材料，其经上述三元正极材料的制备方法制备而得。
[0018]第四方面，本申请提供了一种电池，其制备原料包括上述三元正极材料。
[0019]本专利技术的有益效果包括：本申请通过将冷却至100
‑
300℃的一烧料置于含有水分的氛围中继续冷却，极易使一烧料表面残留的氢氧化锂与二氧化碳反应生成碳酸锂，而残留的碳酸锂难以通过简单的反应生成氢氧化锂；此时进一步通过不超过10℃的水进行洗涤即可将原来残留的以及由残留的氢氧化锂反应而得的碳酸锂均得以基本去除。通过采用上述方法除残碱后制备三元材料，可有效降低材料中的残碱含量，提高材料的安全性和循环寿命。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0021]图1为试验例1中实施例1提供的三元材料的高温循环性能结果图。
具体实施方式
[0022]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0023]下面对本申请提供的高镍材料除残碱的方法与三元材料及其制备方法和应用进行具体说明。
[0024]专利技术人提出：在水洗除碱时，水温偏高会导致碳酸锂清除效果差，水温偏低则会导致氢氧化锂清除效果差。
[0025]基于此，本申请创造性地在保证不影响材料晶体参数、物理化学性质的基础上，通过调节出炉前物料所处气氛的同时调节水洗温度，使材料表面的残碱得到高效去除。
[0026]具体的，该高镍材料除残碱的方法包括以下步骤：将高镍材料一次烧结后所得的一烧料随炉冷却至100
‑
300℃，随后置于含有水分的氛围下冷却，采用温度不超过10℃的水进行洗涤。
[0027]通过将一烧料随炉冷却至100
‑
300℃（通常一烧料后的随炉冷却均是直接冷却至室温），提前出炉，在随炉冷却的后半段（100
‑
300℃，尤其是200℃左右），材料内部的大部分反应已经结束，晶体结构已经形成并逐渐稳定，此时再将其置于含有水分的氛围中继续冷
却至室温，极易使一烧料表面残留的氢氧化锂与二氧化碳反应生成碳酸锂，而残留的碳酸锂在此过程中难以通过简单的反应生成氢氧化锂。进而通过不超过10℃的水进行洗涤即可将原来残留的以及由残留的氢氧化锂反应而得的碳酸锂均基本去除。
[0028]示例性地，含有水分的氛围可以直接为大气氛围，也可为其它含有水分的氛围。
[0029]示例性地，洗涤所用水的温度可以为0℃、1℃、2℃、3℃、4℃、5℃、6℃、7℃、8℃、9℃或10℃等，也可以为0
‑
10℃范围内的其它温度值。
[0030]在一些优选的实施方式中，洗涤在0℃的条件下进行，也即采用冰水进行洗涤。以冰水洗涤较其它温度下的水洗涤所具有的残碱去除效果最佳。
[0031]可参考地，洗涤之前，还包括将冷却后的物料进行粉碎；粉碎后物料的D
50
=2
‑
4μm。
[0032]通过粉碎可提高冷却后的物料与洗涤用水的接触面积和洗涤效果。
[0033]本申请中，一烧料可由高镍材料在500
‑
900℃的氧气氛围下烧结（一次烧结）18
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高镍材料除残碱的方法，其特征在于，包括以下步骤：将高镍材料一次烧结后所得的一烧料随炉冷却至100
‑
300℃，随后置于含有水分的氛围下冷却，采用温度不超过10℃的水进行洗涤。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用冰水进行洗涤。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，洗涤之前，还包括将冷却后的物料进行粉碎；粉碎后所述物料的D
50
=2
‑
4μm。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的方法，其特征在于，所述一烧料是由高镍材料在500
‑
900℃的氧气氛围下烧结18
‑
24h而得；所述高镍材料由锂源、富镍前驱体以及添加剂混合而得；其中，所述锂源中锂元素与所述富镍前驱体中金属元素的摩尔比为1.04
‑
1.08:1；所述添加剂中添加元素的质量为所述富镍前驱体的500
‑
3000ppm。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述锂源包括碳酸锂和氢氧化锂中的至少一种；和/或，所述富...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐子昂，周宇环，侯世林，张萍，张彬，
申请(专利权)人：宜宾锂宝新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：