[发明专利]一种改性高镍三元正极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种改性高镍三元正极材料及其制备方法和应用。该改性高镍三元正极材料的制备方法为：制备高镍三元中间相溶液，将酸性固体溶于水中得到酸性溶液；将上述两种溶液混合均匀后，经过水热或溶剂热反应后，进行煅烧，降温研磨过筛后得到改性高镍三元正极材料。本发明的改性高镍三元正极材料的制备工艺简单、成本低廉，该方法能够有效去除高镍三元正极材料表面的残碱，制备得到的改性高镍三元正极材料具有优异的循环稳定性；能够广泛应用于镍电池的三元正极材料中。

技术领域

本发明涉及电化学技术领域，特别涉及一种改性高镍三元正极材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着动力锂离子电池市场的迅猛发展，电池的正极材料逐渐成为产业化研究的重点，其中高镍组分的三元镍钴锰811材料凭借高放电比容量(200mAh/g)、低成本的特点成为下一步产业化的热点。然而高镍三元材料在合浆和涂布过程中容易吸水造成浆料果冻状，使加工性能变差，并影响电极材料的性能发挥，且镍含量越高，材料表面残碱量越大，影响其产业化。

目前，针对高镍三元材料表面残碱量过大的处理手段主要从四个方面入手：(1)一般从源头来控制前驱体的pH和生产环境，控制整个生产线的温度、气氛和环境温度，严格控制材料与空气的接触；(2)混锂烧结阶段降低锂盐比例，调整烧结制度，让锂能快速扩散到晶体内部；(3)对材料水洗，然后二次烧结降低表面残碱含量，但相应的会损失一部分电性能，这是目前商业中常用的方法；(4)表面包覆改性也是降低三元材料表面残碱含量的有效方法，高镍的NCM一般都需要表面包覆。

然而，目前现有技术中针对高镍三元材料表面残碱量过大的处理手段存在以损失容量达到降残碱目的缺陷，因此，亟待提供一种改性高镍三元正极材料以改善电极材料性能的发挥。

发明内容

基于现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种改性高镍三元正极材料的制备方法，该方法能够有效降低高镍三元正极材料表面残碱量，且显著提高其循环稳定性；本发明的目的还在于提供该制备方法制备得到的改性高镍三元正极材料；本发明的目的还在于提供该改性高镍三元正极材料在锂电池正极材料中的应用。

本发明的目的通过以下技术方案得以实现：

一方面，本发明提供一种改性高镍三元正极材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

步骤一，将锂源溶于水中配制成溶液A，将镍源、锰源和钴源，或者镍源、铝源和钴源溶于去离子水中配制成溶液B；将溶液A和B混合进行反应；反应过程中，调节反应pH值为弱碱性，反应结束后搅拌得到高镍三元中间相溶液C；

步骤二，将高锰酸钾溶于水中得到溶液D；将溶液D加入到溶液C中进行搅拌，然后进行水热反应或者溶剂热反应，反应结束后进行煅烧，降温研磨过筛后得到改性高镍三元正极材料。

上述的制备方法中，优选地，所述锂源可以包括氢氧化锂、碳酸锂、硝酸锂、醋酸锂、氯化锂、氟化锂、磷酸锂、磷酸氢锂和磷酸二氢锂等中的一种或者多种的组合。

上述的制备方法中，优选地，所述镍源可以包括硫酸镍、乙酸镍和硝酸镍等中的一种或者多种的组合。

上述的制备方法中，优选地，所述锰源可以包括硫酸锰、乙酸锰和硝酸锰等中的一种或多种的组合。

上述的制备方法，优选地，所述铝源可以包括氧化铝、氢氧化铝、铝盐和偏铝酸盐等中的一种或多种的组合。

上述的制备方法中，优选地，所述钴源可以包括硫酸钴、乙酸钴、硝酸钴等中的一种或多种的组合。

上述的制备方法中，优选地，在步骤一中，所述pH值为7-9；进一步优选地，所述pH值是通过氨水调节的。

上述的制备方法中，优选地，在步骤一中，进行反应的时间为2-4h；反应温度为50-85℃；反应结束后的搅拌时间为30-60min。