[发明专利]一种层状正极材料及其制备方法与用途

说明书

本发明提供了一种层状正极材料及其制备方法与用途。所述制备方法包括以下步骤：(1)将层状镍钴锰氢氧化物与锂源进行混合，在氧气气氛下进行一次烧结，粉碎筛分，得到一烧产物；(2)将一烧产物在二氧化硫气氛下进行二次烧结，得到所述层状正极材料；层状镍钴锰氢氧化物的化学式为Ni_aCo_bMn_c(OH)₂，0.3≤a≤0.95、0.03≤b≤0.12、0.01≤c≤0.10，a+b+c＝1。本发明提供的制备方法，使得二氧化硫与正极材料表面的残碱反应生成硫酸锂，达到了降低层状正极材料的表面残碱和pH值的目的，同时有利于提高层状正极材料加工性能，有效地提升了电池的电化学性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，涉及一种层状正极材料及其制备方法与用途。

背景技术

锂离子电池因具有高容量和高能量密度被广泛应用于电动汽车、混合动力汽车和储能系统，正极材料作为锂离子电池的核心组成部分之一，对锂离子电池的性能有重大影响。

层状正极材料具有高容量、价格低廉的优点，正在被应用于电动汽车中，但层状正极材料存在表面残碱(LiOH和Li₂CO₃₎含量高、pH值高的问题，使得正极材料在匀浆过程中出现凝胶化，阻碍其工业化的应用，目前最常用的降低残碱的方法为水洗正极材料后再干燥，工艺繁琐，生产周期长，水洗过程不仅造成锂损失而且会污染水资源。因此需要探索新工艺来简化工艺流程，减少锂损失。

CN109888235A公开了一种级配高镍三元正极材料及其制备方法和应用。这种级配高镍三元正极材料是由以下的方法制得：1)将高镍多晶前驱体、无水LiOH、掺杂添加剂混合，进行烧结，所得产物再与包覆添加剂混合，烧结，得到高镍多晶材料；2)将三元单晶前驱体、锂源、掺杂添加剂混合，进行烧结，所得产物再与包覆添加剂混合，烧结，得到三元单晶材料；3)将高镍多晶材料和三元单晶材料混合，或者将混合料再与包覆添加剂混合再进行烧结。该方法制得的材料具有更高的压实，但材料容量较高镍多晶材料低，残碱较高

CN109950488A一种高镍三元正极材料的水洗方法及其应用。所述的水洗方法包括以下步骤：将第一次烧结后的高镍三元正极材料分散于水中，形成浆料，加入氢氟酸，进行打浆水洗；所述氢氟酸中氟化氢的质量为第一次烧结后的高镍三元正极材料质量的0.4～4％；所述第一次烧结后的高镍三元正极材料与水的质量之比为1:0.5～5。该法通过水洗工艺来降低材料表面的残碱，但是水洗后材料性能会大大降低，同时内阻变大，影响材料安全性能。

因此，如何降低层状正极材料表面的残碱，提升材料的导电性，是亟待解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种层状正极材料及其制备方法与用途。本发明通过在氧气气氛下进行一次烧结后，对烧结后的材料进行粉碎筛分，然后进一步通过在二氧化硫气氛下进行二次烧结，使得二氧化硫和一烧产物充分接触和反应，二氧化硫与正极材料表面的残碱反应生成硫酸锂，达到了降低层状正极材料的表面残碱和pH值的目的，同时有利于提高层状正极材料加工性能，提高了层状正极材料的导电性，有效地提升了电池的电化学性能。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种层状正极材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将层状镍钴锰氢氧化物与锂源进行混合，在氧气气氛下进行一次烧结，粉碎筛分，得到一烧产物；

(2)将步骤(1)所述一烧产物在二氧化硫气氛下进行二次烧结，得到所述层状正极材料；

其中，所述层状镍钴锰氢氧化物的化学式为Ni_aCo_bMn_c(OH)₂，其中，0.3≤a≤0.95、0.03≤b≤0.12、0.01≤c≤0.10，a+b+c＝1。