[发明专利]一种增进锂电池正极材料特性的方法

说明书

本发明公开了一种增进锂电池正极材料特性的方法，其特征在于，包含步骤：S1：将NCM正极材料、金属化合物分别放置于管型加热炉中；S2：将管型加热炉的空气抽出至30 mtorr之下，再通入高浓度氩气至压力恢复到常压；S3：反复重复步骤S2数次，提升管型加热炉中的氩气浓度；S4：将管型加热炉的空气抽出至30 mtorr之下，然后持续通入氩气，并控制氩气流量达8 sccm以上，管内压力达90 mtorr；S5：加热管型加热炉至100‑200度使金属化合物气化；S6：通过氩气将金属蒸汽送往NCM正极材料发生反应，填补NCM正极材料中的金属离子空缺；S7：反应一段时间后进行降温，当温度低于25℃时，通入高纯度氩气，使加热管内压力回到常压，取出NCM正极材料。

技术领域

本发明公开了一种增进锂电池正极材料特性的方法。

背景技术

锂电池因为优越的蓄电性能的应用广泛，近几年，随着电动车的快速发展，更是大幅提升对锂电池的需求。然而，车用锂电池的特性要求相当严苛，尤其需要锂电池拥有相当高的电容量。

锂电池的电容量主要由正极材料所主导，要提升锂电池的电容量，即需要使用更高电容量的正极材料。当今，广泛使用在车用锂电池上的正极材料是NCM111，然而，该材料无法满足车用锂电池高电容量的需求，因此，为增加锂电池的容量，锂电池正极使用镍含量更高的NCM622或NCM811材料。

但是，当锂电池的正极镍含量增高时，正极材料会变得非常不稳定，锂电池容易发生释气、金属离子溶出、形成大量绝缘膜于负极表面等情况，影响电池工作效率，为保证锂电池的正常工作运行，必须彻底解决这些问题，才能让高镍含量、高电容量的正极材料，能被实际应用在锂电池上。

因此稳定的高镍含量的锂电池正极材料，成为许多学者、厂商研究的重点。

且进研究发现，以 NCM622 或 NCM811 作为正极材料的锂电池，会发生释气、金属离子溶出、形成大量绝缘膜等现象，这主要是因为正极材料中存在锰空缺，即原本该有锰佔据的位置，空了出来。因为锰具有很高蒸气压与很小的电负度，因此含锰材料在合成过程中，很容易流失锰，这是经常发生的现象。锰空缺的存在，将大幅提升金属离子扩散、溶出的机率，并丧失结构稳定性。这也就是 NCM622 或 NCM811这类正极材料失效的根本原因。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种增进锂电池正极材料特性的方法。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：

一种增进锂电池正极材料特性的方法，包含以下步骤：

S1：将NCM正极材料、金属化合物分别放置于管型加热炉中；

S2：将管型加热炉的空气抽出至30 mtorr之下，再通入高浓度氩气至压力恢复到常压；

S3：反复重复步骤S2数次，提升管型加热炉中的氩气浓度；

S4：将管型加热炉的空气抽出至30 mtorr之下，然后持续通入氩气，并控制氩气流量达8 sccm以上，管内压力达90 mtorr；

S5：加热管型加热炉至100-200度使金属化合物气化；

S6：通过氩气将金属蒸汽送往NCM正极材料发生反应，填补NCM正极材料中的金属离子空缺；

S7：反应一段时间后进行降温，当温度低于25℃时，通入高纯度氩气，使加热管内压力回到常压，取出NCM正极材料。