[发明专利]一种包覆型高镍三元正极材料的补锂方法

说明书

本发明公开了一种包覆型高镍三元正极材料的补锂方法，首先将高镍三元正极材料和补锂材料充分混合，得到预锂正极材料，再向去离子水中加入的氟钽酸钾材料并充分搅拌，在搅拌过程中加入预锂正极材料，并依次进行水洗、过滤、烘干、焙烧、退火处理、破碎和过筛，得到包覆型预锂化正极材料。本发明在正极材料的原材料合成过程中加入补锂剂，补锂剂采用包覆的方式包覆在高镍三元正极材料表面，从而使高镍三元正极材料和补锂剂结合的更加紧密均匀，并额外引入一种新型添加剂氟钽酸钾材料，在包覆的过程中提升正极材料的结构稳定性，进一步提高正极材料的电性能。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种包覆型高镍三元正极材料的补锂方法。

背景技术

随着新能源行业的快速发展，对电池能量密度的需求越来越大，高镍材料也越来越受到电池行业的青睐。在现有正负极材料体系下，正极材料的首次库伦效率明显高于负极材料，在锂离子电池的首次充电过程中，从正极脱出的锂离子会在负极表面和电解液发生反应，形成固体电解质相界面SEI膜，这个过程会永久地消耗大量来自正极的锂，造成首次循环的库仑效率(ICE)偏低，降低了锂离子电池的容量和能量密度。对于高镍材料，从正极脱出大量的锂后会导致材料结构的不稳定使得电池的循环寿命迅速下降并且安全性也受到了很大的影响。正极补锂技术不但可以在首次充电过程补充大量的锂离子形成SEI膜，也可以使高镍材料的结构更加稳定。因此，正极补锂技术快速发展起来。

现阶段正极补锂方式主要为在合浆阶段正极补锂剂和正极材料混合，对制程和性能影响较大：

(1)一般补锂剂加入量为2-3wt％，在匀浆过程加入补锂剂可能会导致混合不均匀，在后期的充放电过程中产生析锂等问题；

(2)在正极浆料匀浆过程中，材料的水分和碱含量超标会对浆料的粘度产生巨大影响，补锂剂大多为富锂材料，在匀浆过程加入会迅速导致浆料粘度增加，从而导致匀浆均匀性和一致性；

(3)由于需要补锂剂脱出大量锂离子去形成SEI膜，这就需要锂电池在化成阶段需要提高充电电压，与此同时主体材料也会在高电压下脱出更多锂离子，导致材料的结构变得不稳定。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足之处而提出一种包覆型高镍三元正极材料的补锂方法，使正极材料和补锂剂结合的更加紧密均匀，同时能够提升正极材料的结构稳定性，进一步提高正极材料的电性能。

实现本发明目的技术方案是：

一种包覆型高镍三元正极材料的补锂方法，包括以下步骤：

步骤S1：将高镍三元正极材料和补锂材料充分混合，得到预锂正极材料；

步骤S2：向去离子水中加入含钽量为500～1000ppm的氟钽酸钾材料并充分搅拌，在搅拌过程中按照水料比＝1～3：1加入所述预锂正极材料，并进行水洗，控制预锂正极材料的pH≤12，水分≤500ppm，得到复合型正极材料；

步骤S3：对所述复合型正极材料进行过滤得到滤饼并进行烘干；

步骤S4：对烘干后的滤饼依次进行焙烧和退火处理，并将得到的材料进行破碎；

步骤S5：将破碎的材料进行过筛处理，得到包覆型预锂化正极材料。

进一步地，所述高镍三元正极材料包括高镍三元材料8系、高镍三元材料9系中的一种或多种。

进一步地，所述补锂材料包括Li2NiO2、Li2O、Li2O2、Li5FeO4、Li1+xNi0.5Mn1.5O4、Li3N中的一种或多种。

进一步地，所述步骤S1中采用混料机对高镍三元正极材料和补锂材料进行混合，所述混料机的搅拌叶片转速为500～1000r/min，混料锅转速为80～120r/min，时间为20～30min。