一种氟化高镍三元材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及电极材料技术领域，尤其涉及一种氟化高镍三元材料及其制备方法和应用。本发明专利技术提供的制备方法，包括以下步骤：将失效锂离子电池电解液进行真空精馏，采用氨水对得到的余液进行结晶，得到氟化锂；将氟化锂、硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰和水混合，得到混合液；将所述混合液和络合剂混合，陈化，得到前驱体；将所述前驱体和氢氧化锂混合后，煅烧，得到所述氟化高镍三元材料。利用本发明专利技术所述的制备方法制备得到的氟化高镍三元材料具有良好的循环稳定性能和高倍率充放电性能。能和高倍率充放电性能。能和高倍率充放电性能。

【技术实现步骤摘要】
一种氟化高镍三元材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及电极材料
，尤其涉及一种氟化高镍三元材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]由于锂离子电池具有高电压、高容量、高循环和热稳定性好等卓越的性能，已经得到广泛的应用。随着科技的发展，钴酸锂受制于其结构稳定性和价格，不就的将来其地位将会被其他材料取代。层状镍钴锰三元材料具有比容量高、安全性能好和生产成本低等优点，在锂电行业中的地位正在稳步上升，被认为是目前最有希望代替钴酸锂的锂电池正极材料。然而在当代科技飞速发展下，人们对锂电池的性能要求越来越高，例如追求高能量密度，高电压等性能。因此人们对高镍三元材料(NCM、NCA)投入巨大的研发力度，其高镍前驱体作为高镍三元材料的基体前驱体也是研发的重中之重，高镍前驱体其镍源、钴源和锰源结晶合成条件是很苛刻的，很容易造成镍源的大量流失，无法完整的合成有效镍钴锰晶体。
[0003]为了解决上述问题，现阶段主要是对成型三元材料进行改性研究，但是其提高性能的效果还是很微小的。虽然锂电池三元材料在高电压下容量可实现最大化，但随着循环次数的增加，二次粒子或团聚态单晶后期可能会出现一次粒子界面分化或团聚态单晶分离，内阻变大，电池容量衰减会很快，循环性能变差。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种氟化高镍三元材料及其制备方法和应用。本专利技术所述的制备方法制备得到的氟化高镍三元材料具有良好的循环稳定性能和高倍率充放电性能。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种氟化高镍三元材料的制备方法，包括以下步骤：
[0007]将失效锂离子电池电解液进行真空精馏，采用氨水对得到的余液进行结晶，得到氟化锂；
[0008]将所述氟化锂、硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰和水混合，得到混合液；
[0009]将所述混合液和络合剂混合，陈化，得到前驱体；所述前驱体的化学式为Ni
x
Co
y
Mn
z
(OH)2·
nLiF，其中，x≥0.5，x+y+z＝1；n＝0.05～0.5；
[0010]将所述前驱体和氢氧化锂混合后，煅烧，得到所述氟化高镍三元材料。
[0011]优选的，所述真空精馏的温度为95～120℃。
[0012]优选的，所述硫酸钴中钴和硫酸锰中锰的总物质的量与所述硫酸镍中镍的物质的量之比为(0～0.5)：(0.5～1)，且所述硫酸钴中钴和硫酸锰中锰的总物质的量不为0；
[0013]所述硫酸镍中镍、硫酸钴中钴和硫酸锰中锰的总物质的量与所述氟化锂中锂的物质的量之比为1：(0.05～0.5)。
[0014]优选的，所述混合液中溶质的总浓度为1.5～2mol/L。
[0015]优选的，所述络合剂为氨水；
[0016]所述氨水的浓度为2～3mol/L；
[0017]所述陈化的时间为10～12h，所述陈化的过程中保持混合液中的氨含量为10
±
0.5g/L。
[0018]优选的，将所述混合液和络合剂混合后，还包括将得到的混合液进行pH值调节；
[0019]所述pH值调节采用的调节剂为浓度为1～2mol/L的NaOH溶液；
[0020]所述pH值调节后得到的待陈化液体的pH＝11～12。
[0021]优选的，所述前驱体和氢氧化锂的摩尔比为1：(1.05～1.2)。
[0022]优选的，所述煅烧包括依次进行的第一步煅烧、第二步煅烧和第三步煅烧；
[0023]所述第一步煅烧的温度为400℃，时间为2h；
[0024]所述第二步煅烧的温度为650℃，时间为8h；
[0025]所述第三步煅烧的温度为800℃，时间为10h。
[0026]本专利技术还提供了上述技术方案所述的制备方法制备得到的氟化高镍三元材料，所述氟化高镍三元材料的化学式为Li
m
Ni
x
Co
y
Mn
z
O2·
nF；
[0027]其中，x≥0.5，x+y+z＝1；m＝1.05～1.25；n＝0.05～0.5。
[0028]本专利技术还提供了上述技术方案所述的氟化高镍三元材料在锂离子电池领域中的应用。
[0029]本专利技术提供了一种氟化高镍三元材料的制备方法，包括以下步骤：将失效锂离子电池电解液进行真空精馏，采用氨水对得到的余液进行结晶，得到氟化锂；将氟化锂、硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰和水混合，得到混合液；将所述混合液和络合剂混合，陈化，得到前驱体；所述前驱体的化学式为Ni
x
Co
y
Mn
z
(OH)2·
nLiF，其中，x≥0.5，x+y+z＝1；n＝0.05～0.5；将所述前驱体和氢氧化锂混合后，煅烧，得到所述氟化高镍三元材料。
[0030]本专利技术所述制备方法较现有技术，具有以下有益效果：
[0031]1)将所述时效锂离子电池电解液进行真空精馏处理后，能够得到纯度较高的氟化锂，保证了该方法经济环保；
[0032]2)利用本专利技术所述的制备方法制备得到的前驱体是将氟化锂作为基体材料进行结晶包裹，使得Ni、Co和Mn在沉淀时有统一的附着力，分散更加均匀，结晶度更加完整；
[0033]3)所述基体材料氟化锂在后续的煅烧过程中既达到提供锂源的作用，又达到助熔的效果，使得在煅烧过程中，使内部的氟化锂晶体和包覆在所述氟化锂晶体外部的氢氧化镍钴锰得到充分的氧化，晶型更加稳定不易粉化；
[0034]4)所述氟化高镍三元材料在电池充放电过程中，具备提高锂离子之间传递效率，在高电压下材料晶体不易粉碎的特点，进而具有较高的循环稳定性和高倍率充放电性能；
[0035]根据实施例的记载，利用本专利技术所述的制备方法制备得到的氟化高镍三元材料作为锂离子电池的电极材料制备得到的锂离子电池在0.5C的电流密度下充放电循环300圈后的容量保持率在96％左右，同时具有良好的倍率性能。
附图说明
[0036]图1为实施例1制备得到的前驱体和氟化高镍三元材料的SEM图；
[0037]图2为实施例1～4所述氟化高镍三元材料制备得到的电池在0.5C下的充放电循环图；
[0038]图3为实施例1所述氟化高镍三元材料分别在0.2C、0.5C和1C下的放电容量百分比曲线；
[0039]图4为实施例1～4所述氟化高镍三元材料的XRD图。
具体实施方式
[0040]本专利技术提供了一种氟化高镍三元材料的制备方法，包括以下步骤：
[0041]将失效锂离子电池电解液进行真空精馏，采用氨水对得到的余液进行结晶，得到氟化锂；
[0042]将氟化锂、硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰和水混合，得到混合液；
[0043]将所述混合液和络合剂混合，陈化，得到前驱体；所述前驱体的化学式为Ni
x
Co<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氟化高镍三元材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将失效锂离子电池电解液进行真空精馏，采用氨水对得到的余液进行结晶，得到氟化锂；将所述氟化锂、硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰和水混合，得到混合液；将所述混合液和络合剂混合，陈化，得到前驱体；所述前驱体的化学式为Ni
x
Co
y
Mn
z
(OH)2·
nLiF，其中，x≥0.5，x+y+z＝1；n＝0.05～0.5；将所述前驱体和氢氧化锂混合后，煅烧，得到所述氟化高镍三元材料。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述真空精馏的温度为95～120℃。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硫酸钴中钴和硫酸锰中锰的总物质的量与所述硫酸镍中镍的物质的量之比为(0～0.5)：(0.5～1)，且所述硫酸钴中钴和硫酸锰中锰的总物质的量不为0；所述硫酸镍中镍、硫酸钴中钴和硫酸锰中锰的总物质的量与所述氟化锂中锂的物质的量之比为1：(0.05～0.5)。4.如权利要求1或3所述的制备方法，其特征在于，所述混合液中溶质的总浓度为1.5～2mol/L。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述络合剂为氨水；所述氨水的浓度为2～3mol/L；所述陈化...

【专利技术属性】
技术研发人员：董振伟，陈浩，易贺迪，张磊，闫晓志，王瑞庆，
申请(专利权)人：新乡天力锂能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：