[发明专利]一种高镍三元正极材料的表面改性方法、改性后的材料

说明书

本发明公开一种高镍三元正极材料的表面改性方法，涉及正极材料技术领域，本发明包括以下步骤：S1、将高镍三元前驱体、锂源与金属化合物混合，煅烧后，得到掺杂改性的高镍三元正极材料，然后将其分散于水中，边搅拌边加入EDTA溶液，同时缓慢加入F盐溶液，搅拌、过滤、干燥，得到改性后的正极材料；S2、将固态电解质材料超声分散于烷类溶剂中形成悬浊液，然后将S1中制备的正极材料加入到上述悬浊液中，经超声破碎、离心、干燥，制备最终的改性材料。本发明还提供采用上述改性方法获得的高镍三元正极材料。本发明的有益效果在于：方法简单、原料丰富、能耗低、生产工艺安全可靠、生产成本低，易于规模化生产。

技术领域

本发明涉及正极材料技术领域，具体涉及一种高镍三元正极材料的表面改性方法、改性后的材料。

背景技术

高镍三元正极材料具有较高的能量密度，被认为是最有前景的锂离子电池正极材料，但是随着镍含量的升高，材料表面对空气的敏感度越高，材料表面裸露的Li⁺很容易与空气中的H₂O与CO₂反应生成LiOH及Li₂CO₃。相比于中低镍三元正极材料，高镍正极材料制备环节中降残碱工艺是必不可少的，其中降残碱措施之一是湿法降残碱，如公开号为CN109065857A的专利申请公开一种降低高镍材料表面残碱的处理方法，但是湿法降残碱会产生一些负面的影响，比如，材料中离子溶出，从而破坏材料原有的结构，机械强度降低，还会造成环境污染；其次，材料表面形成一层具有化学惰性的氧化物，不利于锂离子的传输，增加材料阻抗。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于现有技术中锂离子高镍电池正极材料表面残碱处理方法易破坏材料的原有结构，同时影响材料的性能，提供一种高镍三元正极材料的表面改性方法及改性后获得的材料。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题：

一种高镍三元正极材料的表面改性方法，包括以下步骤：

S1、将高镍三元前驱体、锂源与金属化合物混合，煅烧后，得到掺杂改性的高镍三元正极材料，然后将其分散于水中，边搅拌边加入EDTA溶液，同时缓慢加入F盐溶液，搅拌、过滤、干燥，得到改性后的正极材料；

S2、将固态电解质材料超声分散于烷类溶剂中形成悬浊液，然后将S1中制备的正极材料加入到上述悬浊液中，经超声破碎、离心、干燥，制备最终的改性材料。

有益效果：本发明在煅烧过程中加入纳米金属化合物，可以在烧结的过程中将金属离子掺入到基体材料中，提高基体材料的结构稳定性，从而减少水洗过程中金属离子的溶出，同时在水洗过程中加入EDTA可以络合溶出的金属离子，而加F盐可以结合EDTA中络合的金属离子以及溶出的Li⁺，从而生成沉淀包覆在材料表面，这种方式既可以减少离子的溶解导致结构破坏，还可以减少水质污染，又可以在材料表面覆盖一层保护层。

本发明通过超声的方式将固态电解质材料包覆在材料表面，此包覆层具有锂离子导电性，有利于锂离子的传输，降低材料阻抗，从而可以提高整个电池系统的功率特性。

本发明所述的一种高镍三元正极材料的表面改性方法简单、原料丰富、能耗低、生产工艺安全可靠、生产成本低，易于规模化生产。

优选地，所述步骤S1中高镍三元前驱体为Ni_xCo_yMn_1-x-y(OH)₂(0.6≤x≤1.0)或Ni_xCo_yMn_1-x-yCO₃(0.6≤x≤1.0)中的一种或多种；所述锂源为Li₂CO₃、LiOH或CH₃COOLi中的一种或多种，其中高镍三元前驱体D₅₀为3～12μm；所述锂源与高镍三元前驱体的摩尔比为0.95～1.09:1。