[发明专利]一种降低三元材料PH值的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种降低锂离子正极材料PH值的方法，具体涉及一种降低三元材料PH值的方法。

背景技术

锂离子电池是上世纪末新发现的一种高比能量电源，由于锂离子电池具有能量密度高、高电压平台、无记忆效应、工作温度范围宽、对环境无污染等诸多优点。自问世以来，已广泛应用于移动通讯工具、相机、笔记本电脑等便携式电子设备中，也在向电动工具等高容量动力电池发展。近年来，锂离子电池的产量飞速增长，应用领域不断扩大，已成为在二十一世纪对国民经济和人民生活具有重要意义的高新技术产品。

目前商业锂离子电池使用的正极材料主要是钴酸锂。但钴资源匮乏，价格昂贵，毒性较高，使得人们迫切的需要使用无钴和少钴的新型正极材料来代替钴酸锂。虽然锰酸锂正极材料资源丰富，价格便宜，对环境友好。但是锰酸锂的结构不稳定、锰的溶解以及Janh-Teller畸变等原因使得锰酸锂的发展受到了限制。三元材料结合了镍、钴、锰三个元素的各项优点，具有比容量高、循环寿命长、安全性能好，价格低廉等众多优点赢得了社会各界的广泛关注。

虽然三元材料有众多的优点但是三元材料的首次充电比容量和平台较低。并且三元材料是典型的层状结构，其中锂离子位于3a位，过渡金属离子钴、镍、锰位于3b位，氧离子位于6c位。在这种层状化合物中，由于Ni²⁺与Li⁺的离子半径较接近，3a位与3b位容易出现锂离子和镍离子混排现象，这导致了材料的电化学性能变差，使得材料在空气中易发生析锂现象。尤其是高镍的三元材料，镍和锂在材料内部易发生混排现象造成锂的析出，当空气湿度较大时，析锂现象是比较严重的，业内暂时没有很好的解决方法。三元材料表面多余的Li元素，如碳酸锂、氢氧化锂等锂的可溶性盐使得三元材料的PH值较高，对材料的性能产生了严重的影响。PH值过高，首先就不利于浆料的分散和搅拌。并且PH值过高材料会与铝箔发生化学反应，生成Al（OH）₃，产生絮状沉淀，对Li⁺的传递产生一定的阻碍作用.另外同时还产生H₂气体，会使电池出现鼓包现象，尤其在高温下鼓包现象更为明显。对电池的容量，循环寿命，倍率等均会产生严重的影响。人们尝试通过降低三元材料的PH值，减少上述现象的发生，提高电池的电化学性能和循环寿命。

目前并没有专利提出通过某种方法来降低三元材料的PH值，针对这个问题，现提供一种降低三元材料PH值的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种降低三元材料PH值的方法，从而提高材料的电化学性能。

本发明采用以下技术方案：一种降低三元材料PH值得方法，包括以下步骤：

以三元材料为原料，用去离子水或者含HCO₃^-的溶液对材料进行洗涤，抽滤，将材料置于马弗炉中分段烧结。材料球磨碾碎得粉体。

本发明所述HCO₃^-的溶液为NH₄HCO₃溶液或者LiHCO₃溶液等。

本发明用含HCO₃^-的溶液洗涤材料时，控制洗涤溶液的PH=7-14之间。

本发明用去离子水或者含HCO₃^-的溶液进行洗涤材料，水料比为1：1-20：1。

本发明材料抽滤后置于马弗炉内分段烧结，第一段烧结以10-300℃/h升温至75-95℃，保温5-20h。第二段烧结以10-300℃/h升温至100-600℃，保温时间2-20h。

本发明的优点是：1）用去离子水洗涤材料，充分的利用资源，该方法简单易于操作，成本低廉。三元材料通过加入去离子水洗涤，使得三元材料表面多余的Li元素溶解于水中形成LiOH，通过抽滤与三元材料分离，降低三元材料的PH值。2） 含HCO₃^-的溶液在加热的条件下，分解为水和二氧化碳，对环境友好，无污染。三元材料通过加入含HCO₃^-的溶液洗涤，可以有效的与LiOH中和，降低三元材料的PH值。 3） 方法新颖，能够成功的降低三元材料的PH值，改善电池的电化学性能。

具体实施方式

下面结合实施案例对本发明作进一步的详细说明，本实施案例按照发明内容所述的技术方案实施。

实施例一