[发明专利]一种用于三元材料降碱的包覆方法

说明书

本发明公开了一种用于三元材料降碱的包覆方法，包括水洗包覆步骤和滤液处理步骤；所述水洗包覆步骤包括以下步骤：按固液质量比将待处理的三元材料和处理液投入处理罐内，搅拌后进行固液分离，分别得到粉体材料和滤液，对粉体材料进行干燥和烧结处理，即得到表面包覆的三元材料；所述滤液处理步骤包括以下步骤：在水洗包覆步骤中的滤液加入pH调节剂，调节至3‑6，调节后的滤液可作为处理液进行使用。本发明提供的包覆方法为水洗和包覆一体的可降低残碱的方法，可选择多种包覆物，操作简单，工序少，水洗效果好，且能较大程度减少水分对材料性能的影响，该制备方法简单高效，具备可操作性，适合大规模的工业化生产。

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，具体涉及一种用于三元材料降碱的包覆方法。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高，循环性能好，工作电压稳定等优点，市场对它的需求量还在不断的增加，尤其在动力电池领域，目前国家对动力电池能量密度的要求正在逐步提高，其中，正极材料是制约锂离子动力电池能量密度的主要因素，而目前市场上大规模使用的NCM523、NCM622正极材料无法满足国家对动力电池能量密度的要求，因此提高三元材料中Ni含量，如NCM811、NCA以提高正极材料克容量将是三元材料的研发方向。

在制造高镍三元正极材料的过程中由于烧结温度较低，使得锂盐挥发量低，多余的锂盐以Li的氧化物形式存在于材料的表面和内部，在实际的生产过程中，因为锂盐在高温煅烧过程中会有一定的挥发，配料时会稍微提高Li/M比(即锂盐适当过量)来弥补烧结过程中造成的损失，与空气中的H₂O和CO₂反应再次生成LiOH、Li₂CO₃，残留在材料表面即残锂，高镍三元正极材料的镍含量越高，其材料表面的残锂量越大。其次，正极三元材料表面的活性氧阴离子会和空气中的CO₂和水分反应而生成碳酸根，同时锂离子从本体迁移到表面并在材料表面形成Li₂CO₃，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；在制作电池的匀浆、涂布过程中料浆极易吸水形成果冻状，导致加工困难；LiOH和电解液中的六氟磷酸锂反应生成HF、Li₂CO₃会导致电池在高温储存时产生严重的胀气，从而给电池带来极大的安全隐患。

因此降低高镍三元正极材料表面残锂量，是提高高镍三元正极材料加工性能和安全性能的关键；对于高镍三元正极材料，包括NMC和NCA的表面残碱问题，必须引起高度重视，虽然不可能绝对无残留，但必须使其含量尽可能低或是控制在稳定合理的范围之内(一般500-1000ppm以下)。国内NCA一直不能量产，一个很重要的技术原因就是在生产过程中疏忽了对温度、气氛和环境湿度的严格控制，而无法实现封闭生产。

因此，降低高镍三元材料表面碱性过大的手段主要从三方面入手：1、一般从源头来控制前驱体的pH和生产环境，控制整个生产线的温度、气氛和环境湿度，严格控制材料与空气的接触；或混锂烧结阶段降低锂盐比例，调整烧结制度，让锂能快速扩散到晶体内部；不管哪一种，工艺都很复杂，不适于量产；2、对三元材料进行水洗，然后二次烧结降低表面残碱含量，但可能会相应的会损失一部分电性能，这是目前商业中常用得一种方法，且用水量巨大，成本较大。3、表面包覆改性也是降低三元材料表面残碱含量的有效方法，高镍的NMC一般都需要表面包覆改性，此法使用的溶液无法再使用，产生的废液需要进行处理，造成处理成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于三元材料降碱的包覆方法，以克服上述技术问题。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种用于三元材料降碱的包覆方法，包括水洗包覆步骤和滤液处理步骤；

所述水洗包覆步骤包括以下步骤：按一定固液质量比将待处理的三元材料和处理液投入处理罐内，搅拌后进行固液分离，分别得到粉体材料和滤液，对粉体材料进行干燥和烧结处理，即可得到表面包覆的三元材料；