[发明专利]高镍正极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了高镍正极材料及其制备方法和应用。其中，该制备方法包括：将高镍正极前驱体材料和锂盐进行混合焙烧，然后利用含有硅溶胶的无机酸溶液对焙烧产物进行洗涤，以便得到高镍正极材料。采用该制备方法不仅可以有效解决正极材料水洗过程中容易出现的凝胶化问题，还能借助无机酸和残留碱反应在正极材料表面形成均匀稳定的无机盐包覆层，同时能够简化生产工艺并大大提高生产效率，使得最终制备得到的高镍正极材料不仅表面残碱量较低，还具有较好的循环性能。

技术领域

本发明属于电池领域，具体而言，涉及高镍正极材料及其制备方法和应用。

背景技术

目前改善三元正极材料表面残碱度过高的主要思路是通过水洗降低材料表面残碱量，但因三元正极材料碱度大，水洗时易形成凝胶致管道堵塞，严重影响生产效率特别是连续式生产方式；并且，为了提高正极材料的循环性能，正极制备过程中通常会加入一定的无机物进行表面包覆，然而固-固混合很难均匀包覆，效果甚微，正极材料的性能提升有限；此外，现有三元高镍正极材料的制备的工艺主要包括：一烧锂化—二烧包覆—水洗—三烧，工艺流程长、能耗高。因此，高镍正极材料的制备工艺仍有待进一步改进。

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高镍正极材料及其制备方法和应用。采用该制备方法不仅可以有效解决正极材料水洗过程中容易出现的凝胶化问题，还能借助无机酸和残留碱反应在正极材料表面形成均匀稳定的无机盐包覆层，同时能够简化生产工艺并大大提高生产效率，使得最终制备得到的高镍正极材料不仅表面残碱量较低，还具有较好的循环性能。

根据本发明的第一个方面，本发明提出了一种制备高镍正极材料的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：将高镍正极前驱体材料和锂盐进行混合焙烧，然后利用含有硅溶胶的无机酸溶液对焙烧产物进行洗涤，以便得到高镍正极材料。

本发明上述实施例的制备高镍正极材料的方法至少具有以下优点：一方面，可以利用酸碱中和反应显著降低正极材料水洗过程中的凝胶化现象以及进而产生的管道堵塞现象，从而大大提升生产效率；另一方面，可以利用有高比表面积和不易溶解的的硅溶胶颗粒吸附在正极材料表面形成成核点，引发无机酸与正极材料表面残留碱进行原位反应生成无机盐，利用无机盐形成包覆层并达到均匀包覆的效果；此外，与现有正极材料制备工艺的三次烧结工序相比，本发明中对焙烧产物的洗涤过程融合了传统的包覆和水洗工艺，进行连续化生产时只需要进行两次烧结即可，既简化了生产工艺，又降低了生产能耗。综上，采用该制备方法不仅可以有效解决正极材料水洗过程中容易出现的凝胶化问题，还能借助无机酸和残留碱反应在正极材料表面形成均匀稳定的无机盐包覆层，同时能够简化生产工艺并大大提高生产效率，使得最终制备得到的高镍正极材料不仅表面残碱量较低，还具有较好的循环性能。

另外，根据本发明上述实施例的制备高镍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，所述高镍正极材料的结构式为LiNi_xCo_yM_zO₂，其中，M为选自Mn、Al和Fe中的至少之一，x的取值范围为0.5～1，y的取值范围为0～0.5，z的取值范围为0～0.5。

在本发明的一些实施例中，所述高镍正极材料为镍钴锰三元正极材料。

在本发明的一些实施例中，所述洗涤终点的pH值为6.5～7。

在本发明的一些实施例中，形成所述硅溶胶的二氧化硅粒径为10～20nm。

在本发明的一些实施例中，所述无机酸为选自硝酸、硫酸、磷酸、氢氟酸、高氯酸、盐酸中的至少之一，优选氢氟酸和/或磷酸。