[发明专利]一种锂离子电池正极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，具体地，本发明涉及一种锂离子电池正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池正极材料是提高锂离子电池性价比的关键材料之一，目前商业上广泛使用的是LiCoO₂材料。同LiCoO₂相比，层状锂镍系复合氧化物正极材料LiNi_xM_1-xO₂，其中M为Co、Mn、Al中的一种或一种以上元素，0.4≤x＜1。该类材料放电容量较高，达250mAh/g，明显高于LiCoO₂的放电容量140mAh/g，具有明显的能量密度优势。因此，近年来层状锂镍系复合氧化物正极材料成为研究的热点。

层状正极材料（LiNi_xM_1-xO₂）中Li原子位于3a位，过渡金属原子位于3b位，O原子位于MO₆（M=Ni，Co，Mn或Al）八面体的6c位。由于Li⁺与Ni²⁺半径非常接近，高温烧结过程中，微量的Li挥发，部分Ni占据晶体结构中Li的3a位，形成微小的结构塌陷区，这种现象被称之为锂/镍混排。锂/镍混排使活性物质表面存在较多的活性氧和游离锂离子，进一步与空气中的CO₂和H₂O接触，反应生成游离锂化合物(Li₂CO₃和LiOH)杂质，附着在活性物质表面，杂质物质易吸收水分，pH值升高，使材料在调浆时呈果冻状，加工性能降低且电池的高温性能和存储性能变差。

中国发明专利CN102683672A公开了一种用去离子水或者含HCO₃^-的溶液对正极材料进行洗涤、抽滤、干燥处理，降低正极材料的pH值，有利于改善正极材料的加工性能。

中国发明专利CN102723459A公开了一种硼酸的乙醇溶液洗涤处理镍基活性物质，然后抽滤干燥，使活性物质表面的Li杂质含量大大减少，pH降低，有利于提高浆料的稳定性，改善电池的高温存储性能和循环性能。

但是上述方法存在明显的缺点：（1）洗涤处理虽然有效去除了正极材料表面的游离锂化合物，有效降低了正极材料pH值，但是材料在存储过程中，由于材料表面的Li溶度较低，颗粒内部的Li原子不断向外部扩散至颗粒的表面，在与空气长时间接触后，又重新形成了Li₂CO₃和LiOH，使pH值升高，因此，洗涤处理的样品在存储一定时间后处理效果失效；（2）一般来说，洗涤处理会导致正极材料的放电容量降低。