一种降低高镍正极材料表面残碱的方法技术

本文公开了一种降低高镍正极材料表面残碱的方法，涉及锂离子电池领域

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种降低高镍正极材料表面残碱的方法


[0001]本文涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种降低高镍正极材料表面残碱的方法
。

技术介绍

[0002]锂离子电池因其高的能量密度
、
较长的循环寿命等优点而被广泛应用于
3C
电子产品
、
动力汽车和化学储能等众多领域，是当下新能源领域的研究热点
。
随着新能源汽车的高速发展，对锂离子电池的能量密度提出了更高的要求，正极材料作为锂离子电池的关键材料之一，因此对高能量密度的正极材料开发成为了研究焦点
。
[0003]镍钴锰酸锂正极材料具有比容量高
、
能量密度高
、
价格低
、
环境友好等优点，是应用广泛的正极材料之一
。
正极材料根据镍含量分为不同的类型，随着镍含量的升高，能量密度逐渐升高，但循环稳定性变弱
。
高镍材料在烧结时温度较低，导致锂盐挥发较少，因此多余的锂盐会以氧化物的形式残留在材料表面，且由于镍含量较高容易造成镍
、
锂的混排，锂容易析出
。
残留在颗粒表面的锂易于吸收空气中的水和二氧化碳，形成碱性物质
LiOH
和
Li2CO3，一方面在电池制作的匀浆
、
涂布过程中料浆极易形成果冻状，导致涂布不均匀，容易造成容量衰减
。
另一方面残碱在高温下易与电解液发生反应生成气体，导致电池胀气，带来严重的安全隐患
>。
[0004]针对高镍正极材料表面残碱量高的问题，目前普遍采用的是对高镍材料进行水洗，但水洗工艺繁琐，需要消耗大量的水资源，进而产生大量的废液，且水洗过后会有一定的水分残留，在后续烘干过程中再次将溶解的锂析出，对残锂去除不彻底，水洗还会破坏高镍正极材料的结构，降低电池的性能
。
另外还可以采用含酸溶剂进行中和去除高镍材料表面的残碱，但该过程中易产生大量废液，且含酸的乙醇溶液对高镍材料存在一定的锂溶损，影响高镍材料的化学性能
。

技术实现思路

[0005]本文提供了一种降低高镍正极材料表面残碱的方法，以解决高镍正极材料表面残碱去除效率低以及去除过程流程多
、
易造成锂损失
、
废物排放多的技术问题
。
[0006]为了解决上述技术问题，本文目的提供了一种降低高镍正极材料表面残碱的方法，包括以下步骤：将含聚环氧乙烷的凝胶和高镍正极材料颗粒搅拌混合均匀，静置后，离心分离得到高镍正极材料和络合锂的凝胶
。
[0007]本文将聚环氧乙烷与溶剂制成凝胶，凝胶状态中的溶剂对高镍正极材料不影响电性能，利用聚环氧乙烷络合锂离子的性质，对高镍正极材料表面的锂盐溶解，实现残碱的高效去除，凝胶不会造成高镍正极材料的锂溶损
。
[0008]在一实施例中，所述含聚环氧乙烷的凝胶为含
0.8wt
％
‑
6wt
％聚环氧乙烷的凝胶
。
[0009]在一实施例中，所述含聚环氧乙烷的凝胶为含
1wt
％
‑
4wt
％聚环氧乙烷的凝胶
。
[0010]本文凝胶中聚环氧乙烷
(PEO)
含量过高或过低时，过高将导致凝胶的粘性大，跟高镍正极材料混合均匀度低，影响操作和残碱去除效果；过低则不足以跟残碱反应，导致残碱
去除效果差，且凝胶中
PEO
含量较少时形成的凝胶粘度不足，其中的溶剂对高镍正极材料的作用可能增强，溶剂会造成小部分锂溶损，降低材料容量和循环稳定性
。
[0011]在一实施例中，所述含聚环氧乙烷的凝胶制备方法为：将聚环氧乙烷在搅拌条件下溶于
30
‑
70℃
的溶剂中形成凝胶
。
[0012]在一实施例中，所述含聚环氧乙烷的凝胶制备方法为：将聚环氧乙烷在搅拌条件下溶于
40
‑
60℃
的溶剂中形成凝胶
。
[0013]本文凝胶制备的温度较低或较高将影响
PEO
凝胶的粘度，温度低则凝胶粘度增大，会降低跟正极材料的混合均匀度，影响残碱去除效率；温度高粘度降低，流动性增大，增大溶剂对正极材料的腐蚀，降低循环稳定性
。
[0014]在一实施例中，所述溶剂为乙醇
、
乙腈
、
二甲基甲酰胺
、
苯甲醚中的至少一种
。
[0015]在一实施例中，所述含聚环氧乙烷的凝胶和高镍正极材料颗粒的质量比为
(1
‑
4)
：
(1
‑
7)。
[0016]在一实施例中，所述含聚环氧乙烷的凝胶和高镍正极材料颗粒的质量比为
(1
‑
3)
：
(2
‑
5)。
[0017]本文凝胶与高镍正极材料混合时，高镍正极材料较多则
PEO
无法完全跟残碱反应，影响去除效率；若高镍正极材料较少则残碱去除效果较好，但过多的凝胶也会对高镍正极材料结构有一定的损害，造成循环稳定性降低
。
[0018]在一实施例中，静置时间为
30mi n
‑
60mi n。
[0019]在一实施例中，离心转速为
1000rmp
‑
1200rmp
，离心时间为
15mi n
‑
30mi n。
[0020]在一实施例中，所述高镍正极材料颗粒为
LiNixCo
y
Mn
z
O2，其中
0.6≤x
＜1，
0.1≤y≤0.2
，
0.1≤Z≤0.2。
[0021]在一实施例中，所述高镍正极材料颗粒的粒径为5‑
13
μ
m。
[0022]在一实施例中，所述方法还包括以下步骤：将锂盐溶于有机溶剂形成电解液，将络合锂的凝胶与电解液混合，形成凝胶电解质
。
[0023]在一实施例中，所述锂盐为高氯酸锂
、
六氟磷酸锂
、
四氟硼酸锂
、
六氟砷酸锂
、
三氟甲磺酸锂
、
二草酸硼酸锂中的至少一种，所述有机溶剂为碳酸乙烯酯
、
碳酸亚丙酯
、
碳酸亚乙烯酯
、
碳酸二甲酯
、
碳酸甲乙酯
、
碳酸二乙酯中的至少一种
。
[0024]在一实施例中，所述电解液中锂盐的浓度为
0.1
‑
3mo l/L
，所述凝胶电解质中聚环氧乙烷的质量分数为
1wt<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种降低高镍正极材料表面残碱的方法，其特征在于，包括以下步骤：将含聚环氧乙烷的凝胶和高镍正极材料颗粒搅拌混合均匀，静置后，离心分离得到高镍正极材料和络合锂的凝胶
。2.
如权利要求1所述的一种降低高镍正极材料表面残碱的方法，其特征在于，所述含聚环氧乙烷的凝胶为含
0.8wt
％
‑
6wt
％聚环氧乙烷的凝胶
。3.
如权利要求2所述的一种降低高镍正极材料表面残碱的方法，其特征在于，所述含聚环氧乙烷的凝胶为含
1wt
％
‑
4wt
％聚环氧乙烷的凝胶
。4.
如权利要求1所述的一种降低高镍正极材料表面残碱的方法，其特征在于，所述含聚环氧乙烷的凝胶制备方法为：将聚环氧乙烷在搅拌条件下溶于
30
‑
70℃
的溶剂中形成凝胶
。5.
如权利要求4所述的一种降低高镍正极材料表面残碱的方法，其特征在于，所述含聚环氧乙烷的凝胶制备方法为：将聚环氧乙烷在搅拌条件下溶于
40
‑
60℃
的溶剂中形成凝胶
。6.
如权利要求4或5所述的一种降低高镍正极材料表面残碱的方法，其特征在于，所述溶剂为乙醇
、
乙腈
、
二甲基甲酰胺
、
苯甲醚中的至少一种
。7.
如权利要求1所述的一种降低高镍正极材料表面残碱的方法，其特征在于，所述含聚环氧乙烷的凝胶和高镍正极材料颗粒的质量比为
(1
‑
4)
：
(1
‑
7)。8.
如权利要求7所述的一种降低高镍正极材料表面残碱的方法，其特征在于，所述含聚环氧乙烷的凝胶和高镍正极材料颗粒的质量比为
(1
‑
3)
：
(2
‑
5)。9.
如权利要求1所述的一种降低高镍正极材料表面残碱的方法，其特征在于，静置时间为

【专利技术属性】
技术研发人员：余海军，李爱霞，谢英豪，李长东，
申请(专利权)人：湖南邦普循环科技有限公司，
类型：发明
国别省市：