[发明专利]高镍正极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了高镍正极材料及其制备方法和应用，其中所述方法包括：(1)将含有镍钴锰的三元前驱体与锂盐混合进行一次烧结和洗涤脱水，以便得到第一脱水后料；(2)将所述第一脱水后料与含有包覆原料和稳定剂的混合料浆化混合后进行脱水，以便得到第二脱水后料；(3)将所述第二脱水后料进行干燥，以便使得所述包覆原料发生水解反应包覆于所述第二脱水后料表面；(4)将步骤(3)得到的包覆后料进行二次烧结，以便得到高镍正极材料。该方法可以实现对高镍正极材料的均一包覆，并且包覆效果好，同时包覆过程无需采用纳米原料且无需混料工序，操作简单易行，从而将该高镍正极材料用于电池中可有效减少产气问题。

技术领域

本发明属于锂电池领域，具体涉及一种高镍正极材料及其制备方法和应用。

背景技术

高镍三元正极材料作为热点已经被国内外专家进行了一系列研究，研究过程中发现该材料普遍存在一些缺陷，而制作成电芯后产气较多影响电池的安全及循环使用寿命是其中一个较严重的关键问题。产气最主要的一个原因是高镍正极材料反应活性强，与电解液直接接触时在充电过程中由于发生化学反应而产气。为了改善这个问题，很多研究者致力于正极材料的包覆，以形成相对稳定的包覆层来抑制与电解液产生副反应从而减少电芯的产气问题。近年来，关于包覆的各种研究成果为本领域提供了不少有价值的包覆方法。现有技术中采用的包覆方法有湿法包覆和干法包覆，其中，湿法包覆实际只起到了均匀包裹的作用，没有强的化学键合作用，后续的包覆烧成容易形成少量局部包覆不完整的缺陷；而干法包覆则对混料有较高的要求，一旦混料不匀，将会导致局部包覆不均一的缺陷。

因此，现有的正极材料的包覆方式有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种高镍正极材料及其制备方法和应用，该方法可以实现对高镍正极材料的均一包覆，并且包覆效果好，同时包覆过程无需采用纳米原料且无需混料工序，操作简单易行，从而将该高镍正极材料用于电池中可有效减少产气问题。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备高镍正极材料的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：

(1)将含有镍钴锰的三元前驱体与锂盐混合进行一次烧结和洗涤脱水，以便得到第一脱水后料；

(2)将所述第一脱水后料与含有包覆原料和稳定剂的混合料浆化混合后进行脱水，以便得到第二脱水后料；

(3)将所述第二脱水后料进行干燥，以便使得所述包覆原料发生水解反应包覆于所述第二脱水后料表面；

(4)将步骤(3)得到的包覆后料进行二次烧结，以便得到高镍正极材料。

根据本发明实施例的制备高镍正极材料的方法，通过将含有镍钴锰的三元前驱体与锂盐混合进行一次烧结，然后将得到的一次烧结料进行洗涤，得到的第一脱水后料与含有包覆原料和稳定剂的混合料混合后进行脱水干燥，即通过湿法引入金属盐，在干燥过程中稳定剂快速挥发，而包覆原料中的金属盐快速水解沉淀出氢氧化物预包覆于第二脱水后料表面，该种包覆方式均一度好，然后再经二次烧结，即可得到包覆效果好的高镍正极材料，同时本申请的包覆方法中基本没增加其他操作工序，反而将湿法包覆反应和洗涤及干法包覆混料工序都省掉了，不影响整个正极烧制的工艺过程，同时操作变得更加简单易行，另外本申请的包覆层在动态干燥过程中初步形成，既不同于现有的湿法包覆过程中直接沉淀生成包覆，也不同于干法混料添加纳米粉体材料形成包覆，而是在动态干燥过程中发生水解化学反应生成纳米包覆，是中和了湿法包覆和干法包覆的工艺过程实现的一种新包覆工艺，从而将该高镍正极材料用于电池中可有效减少产气问题。

另外，根据本发明上述实施例的制备高镍正极材料的方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述含有镍钴锰的三元前驱体与所述锂盐的摩尔比为1：(1.02～1.06)。