[发明专利]一种正极浆料及其应用

说明书

本发明涉及一种正极浆料及其应用，所述正极浆料中包含高镍正极材料和添加剂，所述添加剂包括LiPF₆、硼酸、草酸、柠檬酸、酒石酸、硅酸四乙酯、LiPO₂F₂及HPF₆中的至少一种；所述添加剂能与高镍正极材料表面的残碱反应，降低正极浆料的碱度，提高正极浆料的稳定性和加工性能，进而减少由其所得电池在使用过程中的产气，提高电池安全性，且其有利于实现无水洗高镍正极材料的应用，实现电池成本的降低，同时，所述正极浆料的制备过程操作简单、易实现产业化。

技术领域

本发明属于锂电池领域，涉及一种正极浆料及其应用。

背景技术

镍钴锰(铝)酸锂三元材料，LiNi_xCo_xM_zO₂(x+y+z＝1，M＝Mn/Al)，由于其比容量高而被广泛应用于电动汽车领域，随着市场对于电动汽车的里程需求的不断提高，三元材料逐渐向高镍(x0.6)方向发展。然而，随着镍含量的不断提高，三元材料的合成温度不断降低，导致材料表面的残碱越高，如碳酸锂、氢氧化锂等。其具有以下不利之处：一方面，由于碳酸锂、氢氧化锂的存在，导致三元材料碱性强，在正极浆料制备过程中，材料表面的碱性基团会攻击聚偏氟乙烯(PVDF)中的C-F和C-H键，形成一部分碳碳双键，导致浆料粘度增加，甚至形成凝胶状态，影响极片的制造。另一方面，氢氧化锂会和电解液中的锂盐(例如，LiPF₆)反应，产生HF气体，导致电池内部金属件的腐蚀，同时会破坏SEI膜，消耗体系中的活性锂，加速电池性能衰减；此外，碳酸锂与HF反应，释放CO₂气体，影响电池的使用安全。

CN106384816A公开了一种高镍三元锂离子电池正极浆料，其按照重量份数包括如下组分：高镍三元正极粉料90-98份、导电剂1-5份、粘结剂1-5份；所述高镍三元正极粉料的分子式为LiNi_xCo_yM_zO₂，其中x+y+z＝1，0.6≤x＜1，M为金属元素；所述粘结剂为由高粘结强度粘结剂和耐碱性粘结剂混合形成的复合粘结剂；此方案采用特定粘结剂改善了正极浆料的加工性能，但并不能改善由其所得电池在使用过程中的产气问题。

目前，工业中主要采取水洗工艺来降低三元材料表面的残碱，但是，水洗过程中，三元材料表层中的Li会与水发生质子交换，导致材料的容量、循环等性能恶化；同时，水洗破坏了材料的表面结构，增大了材料的比表面积，导致其与电解液副反应增多，加速电池的衰减。同时，为了降低水洗的负面影响，通常需要对水洗后的产品进行热处理或者包覆，来修复材料表面结构，但是，这种措施会增加工艺难度，提高加工成本。

CN111029550A公开了一种锂离子电池高镍正极材料的表面改性方法，首先将高镍正极材料与去离子水混合，搅拌成浆料；然后在搅拌的条件下，向浆料中同时加入酸性溶液和沉淀剂溶液，维持反应体系的pH为10.0～12.0进行反应；接着将反应后得到的浆料进行固液分离，得到的固体烘干后过筛，得到表面带包覆层未烧的高镍正极材料；最后将表面带包覆层未烧的高镍正极材料在氧气气氛中加热至300～700℃并且保温3～12h，然后冷却至室温，得到经过表面改性的高镍正极材料；此方案虽可降低高镍正极材料表面残碱，但其工艺过程复杂，成本高。

因此，开发一种简单易行，便于产业化的技术，减小三元材料表面残碱对电池使用性能的影响，具有重要的经济价值。

发明内容