[发明专利]一种表面低锂离子含量的锂离子电池正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种表面低锂离子含量的锂离子电池正极材料，其特征在于：其由纳米氧化物和Li_x(Ni_aCo_bMn_c)O₂粉体按质量比为2‑12：1000经混合、烧结制得正极材料，所述正极材料的表面游离锂含量在1800ppm以下。本发明通过水洗和氧化物表面包覆改性来降低表面残碱含量，控制材料表面游离锂含量，同时能够稳定材料的晶体结构，提高材料循环稳定性及安全性能。本发明整个工艺流程简单，在水洗降残碱的过程中同步进行液相包覆方法，简化了工艺流程，同时液相包覆均匀性更好，易于规模化生产。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种表面低锂离子含量的锂离子电池正极材料及其制备方法。

背景技术

高容量层状正极材料Li_x(Ni_aCo_bMn_c)O₂(其中0.96≤x≤1.04，且a+b+c＝1)是目前锂离子电池关键技术中研究最为广泛的领域之一。但是随着镍含量增高，材料表面的游离锂含量增加，导致材料残碱度较高，其表面结构在锂离子反复脱嵌过程中会遭到破坏，并与电解液反应，导致循环性能差。同时材料表面残碱会导致严重的胀气现象，严重影响了全电池的安全性能。解决此类问题的主要思路则是通过水洗降低材料表面残碱，同时对材料表面进行包覆来稳定其界面。传统的改性方法一般分两步走，即先水洗，再干法包覆，费时费力生产效率较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种一种容量高、循环好的表面低锂离子含量的锂离子电池正极材料及其制备方法。在提高镍含量的三元体系中，采用一步法完成水洗及氧化物表面包覆来稳定材料的晶体结构和降低表面残碱含量。使整个工艺流程简单，易于规模化生产。

一种表面低锂离子含量的锂离子电池正极材料，其由纳米氧化物和Li_x(Ni_aCo_bMn_c)O₂粉体按质量比为2-12：1000经混合、烧结制得正极材料，所述正极材料的表面游离锂含量在1800ppm以下。

进一步方案，所述Li_x(Ni_aCo_bMn_c)O₂中0.96≤x≤1.04，a≥0.8，a+b+c＝1。

进一步方案，所述纳米氧化物为Al氧化物、W氧化物、Zr氧化物中的至少一种。

本发明的另一个发明目的是提供上述锂离子电池正极材料的制备方法，将纳米氧化物与纯水超声混合得到均一稳定的悬浊液；然后将其与Li_x(Ni_aCo_bMn_c)O₂粉体进行超声混合，过滤蒸干后，再经烧结得到锂离子电池正极材料。

进一步方案，所述Li_x(Ni_aCo_bMn_c)O₂粉体是锂源和镍钴锰氢氧化物按摩尔比为1.01-1.09：1混合烧结所得，其中锂源为单水氢氧化锂或氢氧化锂。

更进一步方案，所述烧结是在纯氧氛围中以710-790℃烧结12-20h。

进一步方案，所述悬浊液中纳米氧化物的质量浓度为0.1-0.3％。

进一步方案，所述锂离子电池正极材料烧结是在纯氧氛围中以300-600℃烧结1-6h。

少量的纳米氧化物经超声处理在水中可以形成均匀的悬浊液，使纳米氧化物分散均匀，包覆效果更好。