[发明专利]锂电池正极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了锂电池正极材料及其制备方法和应用。其中，制备方法包括：(1)将正极材料前驱体、锂盐和助熔剂混合并进行低温焙烧处理，以便得到低温焙烧产物；(2)将所述低温焙烧产物与磷酸盐水溶液混合并进行水洗‑包覆处理，以便得到水洗包覆后的低温焙烧产物；(3)对所述水洗包覆后的低温焙烧产物进行高温焙烧处理，以便得到正极材料。该方法可操作性强，制备效率高且成本低，并且制备得到的正极材料收率高，包覆比较均匀，材料残余碱含量低，循环稳定性好且循环寿命长。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，特别涉及一种锂电池正极材料及其制备方法和应用。

背景技术

新能源汽车行业的快速发展对锂离子动力电池的续航里程和安全性的要求日益提高。在锂离子动力电池四大关键主材中，正极材料的性能决定着整个电池的性能、安全和成本。三元正极材料因具有更高的比容量和电压，已得到广泛应用。随着动力电池对能量密度的需求提高，需要增加正极材料的镍含量以提高其容量。然而，高镍正极材料循环性能差，表面残碱高，传统改善方法为在高温合成的材料表面进行包覆和水洗，然后二次焙烧，其中，正极材料表面包覆能够改进材料的循环寿命，水洗可以降低材料表面的残余碱。然而，传统包覆方法不能形成均匀的包覆层，而且水洗和包覆需要分两步进行，且是在材料高温合成完成之后进行，不仅工艺过程繁杂，成本高，还会导致部分正极材料损失，收率较低。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种制备锂电池正极材料的方法，以更好地降低正极材料的残余碱，提高正极材料的循环稳定性。为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提出一种制备锂电池正极材料的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：

(1)将正极材料前驱体、锂盐和助熔剂混合并进行低温焙烧处理，以便得到低温焙烧产物；

(2)将所述低温焙烧产物与磷酸盐水溶液混合并进行水洗-包覆处理，以便得到水洗包覆后的低温焙烧产物；

(3)对所述水洗包覆后的低温焙烧产物进行高温焙烧处理，以便得到正极材料。

进一步地，所述正极材料的活性物质分子通式为Li_aNi_xCo_yMn_zO₂，其中1≦a≦1.2，1/3≦x≦1，0≦y≦1/3，0≦z≦1/3，x+y+z＝1。

进一步地，所述正极材料前驱体为(Ni_xCo_yMn_z)(OH)₂和/或(Ni_xCo_yMn_z)CO₃，其中1/3≦x≦1，0≦y≦1/3，0≦z≦1/3，x+y+z＝1。

进一步地，所述锂盐为选自LiOH、Li₂CO₃、CH₃COOLi和Li₂C₂O₄中的至少一种。

进一步地，所述助溶剂为选自Mg(OH)₂、MgCO₃、Ca(OH)₂、CaCO₃、SrCO₃、Sr(OH)₂、KCl、KBr、B₂O₃和B(OH)₃中的至少一种。

进一步地，步骤(1)中，所述正极材料前驱体、锂盐和助熔剂的质量比为100：(40-60)：(1-10)。

进一步地，步骤(1)中，所述低温焙烧处理的温度为200～500摄氏度，时间为5～15h。

进一步地，步骤(2)中，所述磷酸盐水溶液的质量浓度为0.1～10wt％。