高镍材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种高镍材料及其制备方法和应用。其中，制备高镍材料的方法包括：将高镍材料前驱体与锂盐和磷酸盐混合后焙烧，得到高镍材料。本发明专利技术所述的制备高镍材料的方法通过将高镍材料前驱体与锂盐和磷酸盐混合进行焙烧，高镍材料的残余锂大部分会以单独的熔融颗粒存在，加入的磷酸根和高镍材料表面的锂反应生成磷酸锂，阻止高镍材料表面的残余锂与水和二氧化碳的反应，降低高镍材料表面的残余碱，并且由于磷酸根离子非常大，其不会进入高镍材料内部，从而不会影响高镍材料的电化学性能。该高镍材料用于高镍正极材料时，可以有效避免电芯在使用过程中的溶胀现象，从而保证锂电池的完整性和稳定性，另外，该方法简单易行，成本低廉等优点。

High Nickel Material and Its Preparation Method and Application

The invention provides a high nickel material and a preparation method and application thereof. Among them, the preparation method of high nickel material includes: mixing the precursor of high nickel material with lithium salt and phosphate and calcining to obtain high nickel material. The method for preparing high-nickel material according to the invention calcines the precursor of high-nickel material mixed with lithium salt and phosphate, and the residual lithium of high-nickel material mostly exists in a separate melting particle. The added phosphate and lithium on the surface of high-nickel material react to form lithium phosphate, which prevents the reaction of residual lithium on the surface of high-nickel material with water and carbon dioxide, and reduces the surface of high-nickel Residual alkali, and because the phosphate ion is very large, it will not enter the high nickel material, so it will not affect the electrochemical performance of high nickel material. When the high nickel material is used as the high nickel cathode material, it can effectively avoid the swelling phenomenon of the cores in the use process, thus ensuring the integrity and stability of lithium battery. In addition, the method is simple and feasible, and has the advantages of low cost.

【技术实现步骤摘要】
高镍材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及锂电池
，特别涉及一种高镍材料及其制备方法和应用。
技术介绍
当前，新能源汽车对安全性及续航里程的要求逐步提高。动力电池作为新能源汽车的核心零部件，其性能对新能源汽车的发展起着决定性的作用。为满足锂离子动力电池高能量密度需求，正极材料目前普遍采用高镍正极。然而，高镍正极材料虽然容量较高，但循环稳定性差，对环境湿度要求更高，也更易吸收空气中的水分和二氧化碳，在其表面形成更多的氢氧化锂和碳酸锂。高镍正极材料表面的氢氧化锂会影响正极浆料的稳定性，含量高时会导致浆料出现果冻现象，极大地降低浆料涂布效果；而碳酸锂会在材料循环过程中分解产生二氧化碳，导致电芯使用过程中出现胀气现象。因此，现有的制备高镍正极材料的技术有待进一步改进。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种制备高镍材料的方法，以解决材料表面完整性和稳定性差的问题。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：根据本专利技术的制备高镍材料的方法包括：将高镍材料前驱体与锂盐和磷酸盐混合后焙烧，以便得到高镍材料。根据本专利技术的一些实施例，所述高镍材料前驱体与所述锂盐和所述磷酸盐的质量比为100：(40～60)：(0.1～10)。根据本专利技术的一些实施例，所述高镍材料前驱体为(NixCoyMnz)(OH)2或(NixCoyMnz)CO3，其中，0.5≦x≦1，0≦y≦0.5，0≦z≦0.5，x+y+z＝1。根据本专利技术的一些实施例，所述锂盐为选自LiOH和Li2CO3中的至少之一。根据本专利技术的一些实施例，所述磷酸盐为选自LiH2PO4、Li2HPO4、Li3PO4、NH4H2PO4、(NH4)2HPO4和(NH4)3PO4中的至少之一。根据本专利技术的一些实施例，所述焙烧的温度为750～900摄氏度，时间为10～20小时。相对于现有技术，本专利技术所述的制备高镍材料的方法具有以下优势：通过将高镍材料前驱体与锂盐和磷酸盐混合进行焙烧，高温焙烧过程中，高镍材料的残余锂大部分会以单独的熔融颗粒存在，加入的磷酸根和高镍材料表面的锂反应生成磷酸锂，从而阻止高镍材料表面的残余锂与水和二氧化碳的反应，进而降低高镍材料表面的残余碱，并且由于磷酸根离子非常大，其不会进入高镍材料内部，从而不会影响高镍材料的电化学性能。该高镍材料用于高镍正极材料时，可以有效避免电芯在使用过程中的溶胀现象，从而保证锂电池的完整性和稳定性，另外，该方法简单易行，成本低廉等优点。本专利技术的再一目的在于提出一种高镍材料，所述高镍材料采用上述的方法制备得到。根据本专利技术的一些实施例，所述高镍材料中活性物质为LiaNixCoyMnzO2，其中0≦a≦1.2，0.5≦x≦1，0≦y≦0.5，0≦z≦0.5，x+y+z＝1。本专利技术的高镍材料，其采用上述的将高镍材料前驱体与锂盐和磷酸盐混合进行焙烧得到，高温焙烧过程中，高镍材料的残余锂大部分会以单独的熔融颗粒存在，加入的磷酸根和高镍材料表面的锂反应生成磷酸锂，从而阻止高镍材料表面的残余锂与水和二氧化碳的反应，进而降低高镍材料表面的残余碱，并且由于磷酸根离子非常大，其不会进入高镍材料内部，从而不会影响高镍材料的电化学性能。该高镍材料用于高镍正极材料时，可以有效避免电芯在使用过程中的溶胀现象，从而保证锂电池的完整性和稳定性。本专利技术的另一目的在于提出一种锂电池，所述锂电池的正极采用上述所述的方法得到的高镍材料或上述所述的高镍材料制成。本专利技术的锂电池，其采用上述的方法得到的高镍材料或上述高镍材料制成，该锂电池在使用过程中出现正极稳定性和完整性降低的问题得到有效改善，使其正极具有优异的充电和放电比容量，从而使其满足动力电池高能量密度的要求。本专利技术的又一目的在于提出一种车辆，所述车辆具有上述所述的锂电池。本专利技术的车辆，通过使用上述的具有优异的高能量密度的锂电池，可以在提高车辆续航里程的同时提高其使用寿命，从而备受消费者青睐。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合实施例来详细说明本专利技术。根据本专利技术一个方面的制备高镍材料的方法包括：将高镍材料前驱体与锂盐和磷酸盐混合后焙烧，以便得到高镍材料。专利技术人发现，通过将高镍材料前驱体与锂盐和磷酸盐混合进行焙烧，高温焙烧过程中，高镍材料的残余锂大部分会以单独的熔融颗粒存在，加入的磷酸根和高镍材料表面的锂反应生成磷酸锂，从而阻止高镍材料表面的残余锂与水和二氧化碳的反应，进而降低高镍材料表面的残余碱，并且由于磷酸根离子非常大，其不会进入高镍材料内部，从而不会影响高镍材料的电化学性能。该高镍材料用于高镍正极材料时，可以有效避免电芯在使用过程中的溶胀现象，从而保证锂电池的完整性和稳定性，另外，该方法简单易行，成本低廉等优点。根据本专利技术的一些实施例，高镍材料前驱体与锂盐和磷酸盐的质量比为100：(40～60)：(0.1～10)。专利技术人发现，当锂盐含量过高时，正极材料残余碱含量高，容量低，而当锂盐含量低时，由于锂盐在高温焙烧时挥发，导致材料脱锂量减少，容量降低；当磷酸盐比例过高，磷酸盐为非电化学活性物质，导致材料容量下降，当磷酸盐比例过低，磷酸盐不能完全包覆正极材料。根据本专利技术的一些实施例，上述高镍材料前驱体为(NixCoyMnz)(OH)2或(NixCoyMnz)CO3，其中，0.5≦x≦1，0≦y≦0.5，0≦z≦0.5，x+y+z＝1，例如，x为0.5、0.6、0.7、0.8、0.9和1，y为0、0.1、0.2、0.3、0.4和0.5，z为0、0.1、0.2、0.3、0.4和0.5。根据本专利技术的一些实施例，上述锂盐为选自LiOH和Li2CO3中的至少之一，优选LiOH。专利技术人发现，采用该类锂盐合成的材料形貌最完整，容量最高，相对于其他采用其他锂盐合成的材料，高温过程中气体的产生导致颗粒破碎，形貌不完整，材料容量较低。根据本专利技术的一些实施例，上述磷酸盐为选自LiH2PO4、Li2HPO4、Li3PO4、NH4H2PO4、(NH4)2HPO4和(NH4)3PO4中的至少之一，优选LiH2PO4。专利技术人发现，采用该类磷酸盐进行包覆可以显著优于其他类型提高材料的倍率性能。根据本专利技术的一些实施例，焙烧温度为700～900摄氏度，时间为10～20小时。专利技术人发现，温度和时间过低时，材料晶体结构不完整，而温度和时间过高时，一次颗粒较大，材料容量较低。例如，焙烧温度为700摄氏度、750摄氏度、800摄氏度、850摄氏度、900摄氏度，时间为10小时、11小时、12小时、13小时、14小时、15小时、16小时、17小时、18小时、19小时、20小时。通过将高镍材料前驱体与锂盐和磷酸盐混合进行焙烧，高温焙烧过程中，高镍材料的残余锂大部分会以单独的熔融颗粒存在，加入的磷酸根和高镍材料表面的锂反应生成磷酸锂，从而阻止高镍材料表面的残余锂与水和二氧化碳的反应，进而降低高镍材料表面的残余碱，并且由于磷酸根离子非常大，其不会进入高镍材料内部，从而不会影响高镍材料的电化学性能。该高镍材料用于高镍正极材料时，可以有效避免电芯在使用过程中的溶胀现象，从而保证锂电池的完整性和稳定性，另外，该方法简单易行，成本低廉等优点。根据本专利技术再一个方面的高镍材料，所述高镍材料采用上述的方法制备得到。其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备高镍材料的方法，其特征在于，包括：将高镍材料前驱体与锂盐和磷酸盐混合后焙烧，以便得到高镍材料。

【技术特征摘要】
1.一种制备高镍材料的方法，其特征在于，包括：将高镍材料前驱体与锂盐和磷酸盐混合后焙烧，以便得到高镍材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高镍材料前驱体与所述锂盐和所述磷酸盐的质量比为100：(40～60)：(0.1～10)。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述高镍材料前驱体为(NixCoyMnz)(OH)2或(NixCoyMnz)CO3，其中，0.5≦x≦1，0≦y≦0.5，0≦z≦0.5，x+y+z＝1。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述锂盐为选自LiOH和Li2CO3中的至少之一。5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述磷酸盐为选自LiH2PO4、Li2HPO4、Li3PO4...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔齐齐，江卫军，许鑫培，张永航，
申请(专利权)人：蜂巢能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32