[发明专利]一种高镍正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高镍正极材料及其制备方法，所述方法包括称取正极材料，加入溶剂，搅拌；对体系进行固液分离，得到洗后正极材料；再对洗后正极材料进行干燥、二次烧结，得到低残余碱含量的正极材料。本发明将高镍正极材料在设定时间和温度下进行水洗或酸洗，严格控制时间、固液比等条件，制备得到的高镍正极材料的残余碱含量低、放电性能好，此制备方法条件简单、可控，对生产的设备需求低，是可推广使用的实用性方法。

技术领域

本发明涉及电池正极材料领域，特别涉及一种锂离子电池中高镍正极材料及其制备方法。

背景技术

电动汽车用锂离子动力电池已逐渐成为市场和研发的热点。目前研究的正极材料主要包括锰酸锂、磷酸铁锂和三元体系(镍钴铝NCA、镍钴锰NCM)。从电池能量密度和电动车续航里程的角度出发，高镍三元材料具有较好的应用前景，特别是采用高镍三元系镍钴铝(NCA)正极材料的电动汽车具有最长的续航里程。

层状高镍正极材料较高的放电比容量(3.0～4.3V，25℃，0.1C倍率循环下，半电放电比容量可达220mAh/g)使其再次成为研究热点。但是，高镍正极材料表面残余碱(LiOH、Li₂CO₃)含量较高，会导致材料吸水性较强，如发生以下化学反应：LiNi_1-x-yCo_xAl_yO₂+H₂O→NiO+LiOH+O₂；LiOH+CO₂→Li₂CO₃；Li₂CO₃+HF→LiF+CO₂。高镍正极材料表面残余碱含量高的缺陷不仅对其在储存和使用时的环境湿度提出了更高要求，同时也导致电池正极材料浆料稳定性较差，容易出现粘度增加甚至产生果冻现象，造成电池极片制作过程中的涂覆性能较差。高镍正极材料表面残余碱含量较高还会导致电池容量低、产气膨胀，引起电池安全性能降低。

现有技术中对高镍正极材料这一缺点也有一定的研究，但是普遍存在残余碱去除操作繁琐，或者处理后正极材料放电性能较差的问题，限制了低残余碱含量高镍正极材料的产业化应用。

因此，亟需一种高镍正极材料的制备方法使得高镍正极材料的残余碱含量低、放电性能好，制备方法简单，满足产业化生产的需要。

发明内容

为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，结果发现：将高镍正极材料在设定时间和温度下进行水洗或酸洗，并进行高镍正极材料的纳米材料包覆，制备得到的高镍正极材料的残余碱含量低、放电性能好。此制备方法条件简单，对生产的设备需求低，从而完成本发明。

本发明的目的在于提供以下方面：

(1)一种高镍正极材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，称取正极材料，加入溶剂，搅拌；

步骤2，对步骤1中体系进行固液分离，得到洗后正极材料；

步骤3，对洗后正极材料进行后处理，得到最终产品。

(2)一种高镍正极材料，优选根据上述(1)所述的制备方法制得，所述高镍正极材料的分子式为LiNi_1-x-yCo_xM_y，其中，1-x-y＞0.6，0.4＞x＞0，0.4＞y＞0，M为Al、Mn或Mg；优选地，1-x-y＞0.8，0.2＞x＞0，0.2＞y＞0；

优选地，所述正极材料的残余碱含量＜5000ppm，甚至＜4000ppm，pH＜11.90；

更优选地，所述正极材料制备的电池在3.0V～4.3V范围内以1C倍率充放电，初次放电比容量达180～205mAh/g；和/或