【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池正极材料制备，尤其是涉及一种低残碱高镍三元正极材料的制备方法及其应用。
技术介绍
1、锂离子电池新能源由于能量密度高、循环寿命长、电池电压稳定、无记忆效应、环境友好、成本低等优点具有目前已经广泛应用于市场，目前根据市场需要，对锂离子电池的能量密度要求日益提高，具有较高能量密度的linixcoymnzo2(x>0.8)三元材料备受关注，但该材料存储过程中容易与空气中的co2和h2o发生反应，在材料表面生成li2co3和lioh等残余碱。残余碱的产生不仅使得在电极匀浆过程容易与聚偏二氟乙烯(pvdf)反应，增加浆料粘度导致凝胶，而且在电化学反应过程中导致产气的增加，带来电池的安全隐患。
2、目前水洗去除高镍正极材料表面的残留锂的方法最有效的方法，在水洗过程中去除残余碱，包含在水洗过程中引入添加剂或弱酸类物质等，但水洗方法工序繁多，时间长，能耗高，需使用昂贵的设备，形成的废水再处理也是不小的成本；同时水洗过程会把高镍正极材料近表层晶格中的锂给洗出，li+/h+离子交换，导致容量降低，电化学性能变差。
技术实现思路
1、因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术去除高镍正极材料表面的残留锂的方法工序繁多、成本高、制得的正极材料容量低，电化学性能差的缺陷，从而提供一种低残碱高镍三元正极材料的制备方法及其应用。
2、本专利技术提供一种低残碱高镍三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：
3、1)将第一前驱体和第一添加剂、第一锂
4、2)将正极材料a和正极材料b混合，得到混合正极材料；
5、3)将步骤2)中的混合正极材料在含氧气氛下退火烧结，然后将退火烧结后的产物至少进行2次搅拌、烧结处理，得到所述低残碱高镍三元正极材料。
6、优选的，步骤3)中将退火烧结后的产物至少进行2-3次搅拌、烧结处理。
7、优选的，步骤1)中所述第一添加剂和第二添加剂分别独立选自zro2、wo3、moo3、tio2、y2o3、mg(oh)2、al2o3、tio2、h3bo3中的至少一种；
8、所述第一前驱体和第二前驱体分别独立选自镍钴锰复合氧化物、镍钴铝的复合氧化物、镍钴锰复合氢氧化物、镍钴铝的氢氧化物的至少一种。
9、可选的，所述第一前驱体选自ni0.90co0.05mn0.05(oh)2；
10、可选的，所述第二前驱体选自ni0.8co0.1mn0.1(oh)2。
11、优选的，步骤1)中所述第一前驱体、第一添加剂和第一锂盐的质量比为1：(0.005-0.006)：(0.450-0.470)；
12、所述第二前驱体、第二添加剂和第二锂盐的质量比为1：(0.005-0.006)：(0.270-0.360)；
13、步骤1)中所述正极材料a中，锂元素与过渡金属元素的摩尔量配比nli/n过渡﹥1.00；
14、所述正极材料b中，锂元素与过渡金属元素的摩尔量配比nli/n过渡﹤1.00。
15、本专利技术所述锂配比是指金属li的摩尔量与过渡金属的摩尔量的比值，本专利技术所述的过渡金属或过渡金属元素包括金属ni、金属co和掺杂金属q，所述过渡金属元素的摩尔量n过渡为金属ni的摩尔量、金属co的摩尔量和掺杂金属q的摩尔量的总和。
16、优选的，所述正极材料a的通式为lianixcoyq1-x-yo2，式中q为mn或al，1.00﹤a﹤1.03，0.8≤x≤1，0≤y≤0.2；
17、所述正极材料b选自libnixcoyq1-x-yo2，式中q为mn或al，0.6﹤b<1，0.8≤x≤1，0≤y≤0.2。
18、优选的，步骤1)中所述第一锂盐和第二锂盐分别独立选自氢氧化锂；
19、本专利技术对氢氧化锂的具体选择不做具体的限定，可以选择无水氢氧化锂，也可以选择氢氧化锂的水合物，可选的，所述氢氧化锂选自lioh·h2o；
20、步骤1)中所述第一烧结温度为700-900℃，第一烧结时间为8-15h；
21、所述第二烧结温度为700-900℃，第二烧结时间为8-15h；
22、所述第一烧结在含氧气氛下进行；
23、所述第二烧结在含氧气氛下进行。
24、优选的，步骤2)中所述混合转速为150-250r/min，混合时间为10min-20min。
25、可选的，步骤2)中所述正极材料b中镍元素占除锂元素外的所有金属元素的摩尔百分比含量低于所述正极材料a中镍元素占除锂元素外的所有金属元素的摩尔百分比含量。
26、优选的，步骤2)中所述正极材料b的加入质量m和正极材料a的加入质量r满足如下关系式：
27、m＝r*x1/m*mb/{1-(x2/m)*[m过渡/(1-x2)]}*β，1.01≤β≤1.2；
28、式中，x1为检测得到正极材料a的残锂质量百分比；
29、x2为正极材料b的锂质量百分比；
30、m为锂元素的摩尔质量，单位mol/g；
31、m过渡为正极材料b中过渡金属摩尔质量，单位mol/g；
32、mb为正极材料b摩尔质量，单位mol/g；
33、m为正极材料b的加入质量，单位g；
34、r为正极材料a的加入质量，单位g；
35、优选的，1.05≤β≤1.2。
36、上述式中β为修正系数，r*x1/m为质量为r的正极材料a的总残锂摩尔量；1-(x2/m)*[m过渡/(1-x2)]为正极材料b的总欠锂摩尔百分比。
37、本专利技术关于正极材料a的残锂质量百分比x1的测定方法不做具体的限定，采用本领域常规方法测定即可；典型非限定的，将10g正极材料a溶解到1l水中200rpm搅拌分散30min，随后过滤得到上层清液，经电感耦合等离子检测(icp)上清液中锂的质量，计算得到正极材料a的残锂质量百分比＝上清液中锂的质量/正极材料a的质量*100％。
38、优选的，步骤3)中所述退火烧结温度为500-700℃，退火烧结时间为6-10h，退火烧结的升温速率为2-5℃/min。
39、可选的，所述退火烧结的烧结氛氧浓度为90-100％。
40、优选的，步骤3)中所述将退火烧结后的产物至少进行两次搅拌、烧结处理的步骤中，所述搅拌转速为150-250r/min，搅拌时间为10min-20min；
41、步骤3)中所述将退火烧结后的产物至少进行两次搅拌、烧结处理的步骤中，所述烧结温度为500-700℃，烧结时间为6-10h。
42、本专利技术提供一种上述所述的低残碱高镍三元正极材料的制备本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种低残碱高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的低残碱高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中将退火烧结后的产物至少进行2-3次搅拌、烧结处理。
3.根据权利要求1或2所述的低残碱高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述第一添加剂和第二添加剂分别独立选自ZrO2、WO3、MoO3、TiO2、Y2O3、Mg(OH)2、Al2O3、TiO2、H3BO3中的至少一种；
4.根据权利要求1-3任一项所述的低残碱高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述第一前驱体、第一添加剂和第一锂盐的质量比为1：(0.005-0.006)：(0.450-0.470)；
5.根据权利要求1-4任一项所述的低残碱高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述正极材料A的通式为LiaNixCoyQ1-x-yO2，式中Q为Mn或Al，1.00﹤a﹤1.03，0.8≤x≤1，0≤y≤0.2；
6.根据权利要求1-5任一项所述的低残碱高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，步骤
7.根据权利要求1-6任一项所述的低残碱高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述混合转速为150-250r/min，混合时间为10min-20min；
8.根据权利要求1-7任一项所述的低残碱高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中所述退火烧结温度为500-700℃，退火烧结时间为6-10h，退火烧结的升温速率为2-5℃/min。
9.根据权利要求1-8任一项所述的低残碱高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中所述将退火烧结后的产物至少进行两次搅拌、烧结处理的步骤中，所述搅拌转速为150-250r/min，搅拌时间为10min-20min；
10.权利要求1-9任一项所述的低残碱高镍三元正极材料的制备方法制备的低残碱高镍正极材料在锂离子电池中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种低残碱高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的低残碱高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中将退火烧结后的产物至少进行2-3次搅拌、烧结处理。
3.根据权利要求1或2所述的低残碱高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述第一添加剂和第二添加剂分别独立选自zro2、wo3、moo3、tio2、y2o3、mg(oh)2、al2o3、tio2、h3bo3中的至少一种；
4.根据权利要求1-3任一项所述的低残碱高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述第一前驱体、第一添加剂和第一锂盐的质量比为1：(0.005-0.006)：(0.450-0.470)；
5.根据权利要求1-4任一项所述的低残碱高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述正极材料a的通式为lianixcoyq1-x-yo2，式中q为mn或al，1.00﹤a﹤1.03，0.8≤x≤1，0≤y≤0.2...
【专利技术属性】
技术研发人员：邢利生，许开华，陈玉君，施杨，夏寒，桑雨辰，汪浩波，张志力，陈官华，欧阳赛，谢军，
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：
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