本发明专利技术提供了一种降低正极材料残碱并提高电性能的方法及其应用，所述方法包括以下步骤：(1)将硼源和磷酸根源与溶剂混合得到混合溶液，将正极材料与所述混合溶液混合得到浆料；(2)对步骤(1)得到的浆料进行压滤处理后烘干，得到滤饼；(3)对步骤(2)得到的滤饼进行热处理得到低残碱、硼/磷酸根共包覆的正极材料，本发明专利技术在水洗的同时也进行了包覆，在低温下进行真空干燥，避免了出现颗粒破碎，微粉等问题。既可以降低正极材料残余碱，又可以提高电性能，工艺简单，适合工业化生产。适合工业化生产。适合工业化生产。
【技术实现步骤摘要】
一种降低正极材料残碱并提高电性能的方法及其应用
[0001]本专利技术属于锂离子电池
，涉及一种降低正极材料残碱并提高电性能的方法及其应用。
技术介绍
[0002]锂离子二次电池具有高比容量、循环寿命长、无记忆效应等优点被广泛应用在3C数码产品和动力汽车领域。随着更高续航里程的要求，锂离子电池必然朝着更高能量密度的方向发展。
[0003]当前被广泛开发的高镍正极材料一般指的是Ni含量≥80％的三元或四元材料。高镍材料在合成时，由于Ni的难氧化，在一次烧结后，高镍正极材料内部及表面的残余碱较高，主要成分为LiOH和Li2CO3，LiOH在电池调浆过程中容易吸收空气中的水份造成浆料粘度升高，涂布后极片容易出现起皮、掉粉等问题。Li2CO3过高会引起电池内阻上升，容量下降，循环下降，电池胀气等问题。所以我们需要降低高镍正极材料表面残余碱。降低残碱的方法一般分为两大类，第一类是在一烧后对正极材料进行水洗或酸洗，之后抽滤，去除表面的部分残余碱。水洗尤其酸洗后会对正极材料结构和表面造成破坏，所以在水洗后往往需要再次包覆、煅烧，提高正极材料的电性能。第二类是在一烧后对正极材料直接进行包覆，包覆物与残碱发生化学反应，从而降低正极材料表面的残余碱。在一烧后直接对正极材料进行包覆，由于正极材料内部的碱并未去除，所以往往会出现容量低的现象。
[0004]CN112133897A公开了一种湿法包覆降低正极材料表面碱量并提高电化学性能的方法，包括检测正极材料表面残余碱对应的残锂含量x％，计算出材料中总残余碱量对应的总残锂含量y＝m
×
x％；根据总残锂含量y，计算得到去除总残余碱所需的总氢离子的量n，并配置过量的含有硼酸和磷酸中至少一种酸的酸溶液；使用酸溶液对正极材料进行洗涤，洗涤后抽滤得到的滤饼为初始包覆的低残碱正极材料；将滤饼在氧气氛围保护下进行加热升温，并在高温条件下热处理4～24h后得到低残碱且硼或磷至少一种元素包覆改性的正极材料。此方法存在以下几点不足之处。第一，此方法利用的是酸碱反应，所用磷源为磷酸，酸性较强，在酸洗过程中容易造成颗粒表面破坏。第二，需要计算正极材料残碱的量，才能计算包覆剂的量。第三，此方法将滤饼直接在高温氧气气氛中处理，水分蒸发过快容易造成颗粒破碎产生微粉。第四，抽滤的方法不适合工业生产用。
[0005]CN112186156A涉及一种高镍正极材料的水洗方法、其产品及产品用途，所述水洗方法包括将高镍正极材料与硼酸溶液混合，进行反应，烧结，得到水洗后的高镍正极材料。第一，此方法利用的是酸碱反应，所用硼源为硼酸，包覆物比较单一，不能进一步的提高材料的热稳定性。第二，由于硼酸在水溶液中会随着滤液损失，所述方法没有控制滤饼水含量，从而包覆物的含量不可控。第三，将滤饼直接在高温中进行干燥，水分蒸发过快容易造成颗粒破碎产生微粉。第四，抽滤的方法只适合产品量较少、滤饼较薄的情况下使用，不适合工业生产用。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的在于提供一种降低正极材料残碱并提高电性能的方法及其应用，本专利技术将高镍正极材料与硼、磷酸根溶液混合，压滤、低温真空干燥、热处理，得到水洗后的高镍正极材料。制得正极材料表面残碱低，电化学性能得到明显提升。
[0007]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种降低正极材料残碱并提高电性能的方法，所述方法包括以下步骤：
[0009](1)将硼源和磷酸根源与溶剂混合得到混合溶液，将所述混合溶液与正极材料混合得到浆料；
[0010](2)对步骤(1)得到的浆料进行压滤处理后烘干，得到滤饼；
[0011](3)对步骤(2)得到的滤饼进行热处理得到低残碱、硼/磷酸根共包覆的正极材料。
[0012]本专利技术通过水洗并包覆的方式降低高镍正极材料的残余碱并提高其电性能。热处理前不需要将滤饼烘干再包覆。在水洗后采用压滤的方式的得到滤饼，滤饼在低温真空环境下烘干后直接进行热处理，得到包覆有硼和磷酸根的正极材料。
[0013]本专利技术在水洗的同时也进行了包覆，在低温下进行真空干燥，避免了出现颗粒破碎，微粉等问题。既可以降低正极材料残余碱，又可以提高电性能，工艺简单，适合工业化生产。
[0014]优选地，步骤(1)所述硼源包括H3BO3、HBO2、Li3BO3或LiBO2中的任意一种或至少两种的组合。
[0015]优选地，所述磷酸根源包括(NH4)3PO4、(NH4)2HPO4、NH4H2PO4、LiH2PO4或Li2HPO4中的任意一种或至少两种的组合。
[0016]优选地，所述溶剂为水，电导率≤15μs/cm。
[0017]优选地，步骤(1)所述正极材料的化学式为Li
a
Ni
x
Co
y
M1‑
x
‑
y
O2，其中0<a≤1.07，例如：0.1、0.2、0.5、0.8、1或1.07等，M为Mn、Al、Ti、Zr、Y、Sr、Mo、W中的至少一种，0.8≤x<1，例如：0.8、0.85、0.9、0.95或0.98等，0<y<0.2，例如：0.01、0.05、0.1、0.15或0.18等。
[0018]优选地，所述混合溶液和所述正极材料的质量比为(0.45～0.65):1，例如：0.45:1、0.5:1、0.55:1、0.6:1或0.65:1等。
[0019]优选地，所述硼源中硼元素和所述正极材料的质量比为(0.5～2):100，例如：0.5:100、0.8:100、1:100、1.5:100或2:100等。
[0020]优选地，所述磷酸根源中磷酸根和所述正极材料的质量比为(0.5～2):100，例如：0.5:100、0.8:100、1:100、1.5:100或2:100等。
[0021]优选地，步骤(2)所述压滤处理前对浆料进行搅拌处理。
[0022]优选地，所述搅拌处理的时间为5～15min，例如：5min、8min、10min、12min或15min等。
[0023]优选地，所述浆料通过隔膜泵打入压滤机中，打入完成后关闭搅拌罐并开始进行压滤处理。
[0024]优选地，步骤(2)所述滤饼中，混合溶液和正极材料的质量比为(3～7):100，例如：3:100、4:100、5:100、6:100或7:100等。
[0025]优选地，步骤(2)所述烘干的方法包括低温真空干燥。
[0026]优选地，所述烘干的温度为50～80℃，例如：50℃、55℃、60℃、70℃或80℃等。
[0027]优选地，所述烘干的搅拌速度为1～10rpm，例如：1rpm、2rpm、5rpm、8rpm或10rpm等。
[0028]优选地，所述烘干的真空度为
‑
0.5～
‑
2bar，例如：
‑
0.5bar、
‑...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种降低正极材料残碱并提高电性能的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将硼源和磷酸根源与溶剂混合得到混合溶液，将正极材料与所述混合溶液混合得到浆料；(2)对步骤(1)得到的浆料进行压滤处理后烘干，得到滤饼；(3)对步骤(2)得到的滤饼进行热处理得到低残碱、硼/磷酸根共包覆的正极材料。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述硼源包括H3BO3、HBO2、Li3BO3或LiBO2中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述磷酸根源包括(NH4)3PO4、(NH4)2HPO4、NH4H2PO4、LiH2PO4或Li2HPO4中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述溶剂为水，电导率≤15μs/cm。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述正极材料的化学式为Li
a
Ni
x
Co
y
M1‑
x
‑
y
O2，其中0<a≤1.07，M为Mn、Al、Ti、Zr、Y、Sr、Mo、W中的至少一种，0.8≤x<1，0<y<0.2；优选地，所述混合溶液和所述正极材料的质量比为(0.45～0.65):1；优选地，所述硼源中硼元素和所述正极材料的质量比为(0.5～2):100；优选地，所述磷酸根源中磷酸根和所述正极材料的质量比为(0.5～2):100。4.如权利要求1
...
【专利技术属性】
技术研发人员：张文艳，许开华，陈玉君，张翔，
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：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。