[发明专利]正极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种正极材料及其制备方法和应用，其中，所述方法包括：(1)将高镍前驱体与锂盐混合进行焙烧，以便得到焙烧料；(2)将所述焙烧料研磨，然后伴随着搅拌将粉料与水混合，以便得到固液混合物；(3)伴随着通入压缩气体，将所述固液混合物进行固液分离，并将得到的滤饼粉碎后进行干燥，以便得到正极材料。采用该方法不仅可以显著降低正极材料的残余碱，而且可以提高固液分离效率，从而在保证正极材料高容量的同时提高其稳定性和电化学性能。

技术领域

本发明属于锂电池领域，具体涉及一种正极材料及其制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池中高镍正极材料在制备过程中为了保证容量的发挥，通常会在Li与金属离子的摩尔比配比中保持Li过量，该方法制备得到的正极材料在保证了材料容量的同时，也导致了材料表面残余碱含量的升高，而表面残余碱含量过高会给正极材料的电化学性能和加工性能带来诸多负面影响，例如正极浆料呈现果冻状，涂布困难，极片电化学性能差。例如高镍材料LiNi_xCo_yMn_z(x+y+z＝1，x≥0.8)具有放电比容量高、成本低和环境污染小等优点，但是由于其表面残锂量较多，导致在电极制作过程中浆料出现果冻现象，难以涂布成极片，同时这种材料存在存储性能较差、循环性能差等缺陷，在实际电池应用中胀气问题严重等，影响了材料的进一步应用。

针对锂离子电池正极材料表面残余碱高的问题，许多人通过水洗的方式来实现。然而通过水洗的方式来降低正极材料表面残余碱，其固液分离的方式是通过抽滤来进行，抽滤方式通常需要较长的分离时间，且每次处理由于抽滤滤饼厚度限制处理量较小，导致固液分离的产物含水量较高，而较高的含水量通常导致最终降低残余碱的效果不佳。

因此，现有的降低正极材料表面残余碱含量的技术有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种正极材料及其制备方法和应用，采用该方法不仅可以显著降低正极材料的残余碱，而且可以提高固液分离效率，从而在保证正极材料高容量的同时提高其稳定性和电化学性能。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备正极材料的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：

(1)将高镍前驱体与锂盐混合进行焙烧，以便得到焙烧料；

(2)将所述焙烧料研磨，然后伴随着搅拌将粉料与水混合，以便得到固液混合物；

(3)伴随着通入压缩气体，将所述固液混合物进行固液分离，并将得到的滤饼粉碎后进行干燥，以便得到正极材料。

根据本发明实施例的制备正极材料的方法，通过将高镍前驱体与锂盐混合进行焙烧得到的焙烧料研磨，然后伴随着搅拌，将粉料与水混合，使得粉料中的残余碱溶解在水中，接着伴随着通入压缩气体，将固液混合物进行固液分离，相较于现有的采用水洗残余碱和压滤的方式进行固液分离，本申请在固液分离过程通入的压缩气体可以快速带走正极材料表面含有的残余碱溶液，使得固液分离后滤饼含水量较低，从而将得到的滤饼粉碎干燥即可得到残余碱含量低的正极材料。由此，采用本申请的方法不仅可以显著降低正极材料的残余碱，而且可以提高固液分离效率，从而在保证正极材料高容量的同时提高其稳定性和电化学性能。

另外，根据本发明上述实施例的制备正极材料的方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述高镍前驱体化学式为(Ni_xCo_yMn_z)(OH)₂，其中，0.8≦x≦1，x+y+z＝1。

在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述锂盐为LiOH和Li₂CO₃中的至少之一。