[发明专利]一种锂离子电池高镍正极材料的表面改性方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池高镍正极材料的表面改性方法，首先将高镍正极材料与去离子水混合，搅拌成浆料；然后在搅拌的条件下，向浆料中同时加入酸性溶液和沉淀剂溶液，维持反应体系的pH为10.0～12.0进行反应；接着将反应后得到的浆料进行固液分离，得到的固体烘干后过筛，得到表面带包覆层未烧的高镍正极材料；最后将表面带包覆层未烧的高镍正极材料在氧气气氛中加热至300～700℃并且保温3～12h，然后冷却至室温，得到经过表面改性的高镍正极材料。本发明采用酸性溶液和沉淀剂溶液对高镍正极材料表面残碱进行处理并形成包覆层，此方法有效改善电池制备过程中的加工性能，简化制备工艺，节约生产成本，提高了材料的循环稳定性。

技术领域

本发明涉及锂离子电池高镍正极材料技术领域，涉及降低高镍正极材料表面残余Li或者形成含锂包覆层，具体涉及一种锂离子电池高镍正极材料的表面改性方法。

背景技术

锂离子电池以其能量密度高、使用寿命长、无污染等优点已成功的应用于各类电子器件和设备中。锂离子电池经过近30年的商业应用，正极材料依然是制约电池整体性能的发展的关键因素之一。锂离子电池高镍正极材料因其原料价格低，容量高、制备工艺简单等已成为目前产业化的热点。但由于材料镍含量较高，对水分较为敏感，表面易生成氢氧化锂和碳酸锂，使得材料表面残锂过高，导致电池制备过程中加工性能差、容量损失严重、循环稳定性较差、胀气严重等问题，从而制约了高镍正极材料的商业化进程。因此，对高镍正极材料进行表面改性处理变的尤为重要。

发明内容

本发明提供一种锂离子电池高镍正极材料的表面改性方法，以克服现有技术存在的缺陷，本发明能够降低高镍正极材料表面残余碱量，改善电池制备过程中的加工性能，简化制备工艺，节约生产成本。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种锂离子电池高镍正极材料的表面改性方法，包括以下步骤：

(1)将高镍正极材料与去离子水混合，搅拌成浆料；

(2)在搅拌的条件下，向步骤(1)得到的浆料中加入酸性溶液或同时加入酸性溶液和沉淀剂溶液，维持反应体系的pH为10.0～12.0进行反应；

(3)将步骤(2)反应后得到的浆料进行固液分离，得到的固体烘干后过筛，得到表面带包覆层未烧的高镍正极材料；

(4)将表面带包覆层未烧的高镍正极材料在氧气气氛中加热至300～700℃并且保温3～12h，然后冷却至室温，得到经过表面改性的高镍正极材料。

进一步地，步骤(1)中去离子水的质量为高镍正极材料质量的0.5-10倍。

进一步地，步骤(1)所述高镍正极材料的化学式为LiNi_xM_1-xO₂，其中x≥0.8，M为Co、Mn和Al中的一种或多种。

进一步地，步骤(2)所述酸性溶液为草酸溶液、乙酸溶液、醋酸溶液、硼酸溶液、硅酸溶液和磷酸溶液中的一种，酸性溶液浓度为0.01～0.1mol/L。

进一步地，步骤(2)沉淀剂为B、Mg、Al、Si、Co、Ni、Ti、Zn、Cr、Zr、Mo、Y、V、Ga、Ge、Sc、Nb、Sn、Te、La或W的可溶性硝酸盐、氯化物、乙酸盐和醋酸盐中的至少一种，且沉淀剂溶液的浓度小于0.05mol/L。

进一步地，步骤(2)沉淀剂溶液中阳离子的质量为300～3000ppm。

进一步地，步骤(2)中反应温度为20-40℃，搅拌时间为5～60min。

进一步地，步骤(3)中烘干温度为120℃，烘干时间为4～12h。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：