[发明专利]一种高镍三元正极材料的制备方法及制得的高镍三元正极材料与用途

说明书

本发明提供了一种高镍三元正极材料的制备方法及制得的高镍三元正极材料与用途，属于锂离子电池技术领域；所述制备方法包括将锂源与高镍三元前驱体混合均匀，进行第一烧结，得到第一烧结料；使用弱酸型有机包覆液对第一烧结料进行喷雾包覆，形成包覆层，得到降残锂包覆料；再对降残锂包覆料进行第二烧结，得到高镍三元正极材料。本发明通过使用特定的弱酸型有机包覆液在喷雾包覆的同时实现去除残锂，即可直接进行第二次烧结，极大地缩短了工序，且去除残锂的效果好，包覆均匀，所得高镍三元正极材料的电化学性能得到提升。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，涉及一种高镍三元正极材料的制备方法及制得的高镍三元正极材料与用途。

背景技术

目前的锂离子电池主要有锰酸锂电池、钴酸锂电池以及三元电池，而三元电池以其能量密度高、循环寿命好、环境友好及其价格低廉等优点而迅速受到市场的青睐，并应用于数码电池、电动汽车等领域。

但高镍三元材料在第一次烧结后容易具有较高的残锂，对电池影响很大，一方面会引起正极浆料的粘度增加，导致涂布困难，另一方面会在电池中发生产气问题，导致电池膨胀，性能恶化，还会引起安全性问题，导致三元动力电池难以通过针刺和过充等测试条件，因此，必须对高镍材料进行残锂的去除；

传统方案是先采用水洗的方式去除残锂，然后再进行混料包覆及烧结，例如，CN111653761A公开了一种水洗改善的高镍正极材料的制备方法，包括：一次烧结、水洗、二次烧结，所述水洗用洗涤剂为含有添加剂的水溶液，所述添加剂为醋酸、盐酸、硼酸、碳酰二胺、硫酸钴、碳酸钠、碳酸氢钠、亚硫酸钠、磷酸氢二钠中的至少一种。所述添加剂能够有效地抑制结构锂的在水洗过程中的脱出，在降低表面残锂含量的同时保护材料结构，并且材料表面残留的添加剂会进一步与二次烧结过程中脱出的残锂反应，达到二次去除残锂的目的，从而使得高镍正极材料的容量和循环性能都得到有效提升。CN113249776B公开了一种高镍三元正极材料的水洗方法，所述方法包括制备高镍三元正极材料基体；将所述高镍三元正极材料基体和水混合，得到电解质溶液；将所述电解质溶液进行电解，除去所述高镍三元正极材料基体表面的残碱。

以上技术方案均能够产生一定抑制材料表面晶格锂析出的效果，进而去除一定的残余锂，但水洗方法在去除残锂的同时会破坏材料本身结构，材料本身的锂也会溶解于水中，从而引起锂损失，引起结构的破坏；该工艺复杂，工序较多，流程较长，使得高镍材料加工成本高，品质管理难度大，物料损耗率高。

因此，尚需要开发一种新的去除残余锂的技术方案，以简化工艺，减少对材料性能的破坏。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种高镍三元正极材料的制备方法及制得的高镍三元正极材料与用途，所述制备方法包括将锂源与高镍三元前驱体混合均匀，进行第一烧结，得到第一烧结料；使用弱酸型有机包覆液对第一烧结料进行喷雾包覆，形成包覆层，得到降残锂包覆料；再对降残锂包覆料进行第二烧结，得到高镍三元正极材料。本发明通过使用特定的弱酸型有机包覆液在喷雾包覆的同时实现去除残锂，即可直接进行第二次烧结，极大地缩短了工序，且去除残锂的效果好，包覆均匀，所得高镍三元正极材料的电化学性能得到提升。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种高镍三元正极材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

S1将锂源与高镍三元前驱体混合均匀，进行第一烧结，得到第一烧结料；

S2使用弱酸型有机包覆液对步骤S1所得第一烧结料进行喷雾包覆，形成包覆层，得到降残锂包覆料；

S3对步骤S2所述降残锂包覆料进行第二烧结，得到高镍三元正极材料。