[发明专利]锂过渡金属氧化物消除残锂的方法及其应用

说明书

本发明提供锂过渡金属氧化物消除残锂的方法及其应用。该方法包括以下步骤：将吸锂剂覆于锂过渡金属氧化物，热处理形成非晶态表面层；非晶态表面层经晶化处理转化为晶态表面层；吸锂剂包括非晶态物质。该方法至少具有如下有益效果：非晶态物质覆于锂过渡金属氧化物后，在热处理条件下具有很强的结合残锂的倾向，能够大幅降低材料表面的残锂含量，同时通过吸收表面残锂避免锂损失导致容量的下降。随后，由非晶态向晶态转变，使晶格更加完整，避免因非晶态长程无序的亚稳态在向晶态转化过程中的能量释放导致材料表面结构的损坏，以及由此带来的电池衰减问题，有效保证材料的电化学性能不因消除表面残锂而导致下降。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，尤其是涉及锂过渡金属氧化物消除残锂的方法及其应用。

背景技术

残锂通常指锂过渡金属氧化物粉末材料表面的残余可溶Li₂CO₃和LiOH，残锂问题对电池影响非常大，在可充电电池制作和涂覆浆料过程中，高残锂量会使得浆料变得不稳定，加速浆料凝胶化，使得电池均匀性减弱，并且正极材料表面高残锂易与电解液反应导致产气发生，使得电池安全性能及循环性能下降。锂过渡金属氧化物粉末表面的残锂主要有两种来源：第一、生产过程中，锂盐在高温煅烧过程中会有一定的挥发，为了弥补煅烧过程中Li的损失，通常配料比Li/M＞1(M指过渡金属)，这样，煅烧的高温条件使剩余的少量Li以Li₂O的形式存在，随后的降温过程中Li₂O会与空气中的CO₂和H₂O反应生成Li₂CO₃和LiOH等。第二、锂过渡金属氧化物正极材料表面的活性氧阴离子会和空气中的CO₂和H₂O反应产生CO₃^2-和OH^-，少量Li⁺从本体迁移到表面并在材料表面与CO₃^2-和OH^-形成Li₂CO₃及LiOH，这一过程同时伴随着材料表面脱氧而形成结构扭曲的表面氧化物层。

目前，降低锂过渡金属氧化物表面的残锂的方法主要是通过水洗再烘干，利用Li₂CO₃和 LiOH可溶的特性，对其进行水洗去除表面残锂，随后加热烘干除去残留的水分。然而，水洗工序会增加使用成本，更重要的是，锂过渡金属氧化物材料对水分敏感，如果烘干时间过长，材料与水分的接触时间过长，其表面的晶格锂缺失，导致材料结构恶化、性能衰减严重。在此基础上，生产研发人员尝试在烘干前加入乙醇除水这一步骤，虽然减少了后续烘干时间过长导致的性能问题，但水洗本身引起的表面结构损坏使其电化学性能下降的问题并未解决。

因此，有必要提供一种有效保持其电化学性能的锂过渡金属氧化物消除残锂的方法。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种有效保持其电化学性能的锂过渡金属氧化物消除残锂的方法及其应用。

第一方面，本发明的一个实施例提供一种锂过渡金属氧化物消除残锂的方法，该方法包括以下步骤：

将吸锂剂覆于锂过渡金属氧化物，热处理形成非晶态表面层；

非晶态表面层经晶化处理转化为晶态表面层；

吸锂剂包括非晶态物质。

本发明实施例的锂过渡金属氧化物消除残锂的方法至少具有如下有益效果：