[发明专利]一种降低锂离子电池三元正极材料pH值的简便方法

说明书

技术领域

本发明涉及电化学领域，特别涉及一种降低锂离子电池三元正极材料pH值的简便方法。

背景技术

三元材料，尤其是高镍三元材料在制备过程中常因Li源过量等原因引起产物pH值偏高，造成正极材料的电化学性能及加工性能的恶化。针对这一问题，松下在专利“CN102047473A”中提出采用含有卤化氢，含氟锂盐以及碳酸亚丙酯等非质子性溶剂组成的洗净剂来洗净锂离子电池用正极，同时在正极活性物质的表面附着卤化锂。贝特瑞在专利“CN103337614A”中提出采用有机酸（优选羧酸）与醇（优选C_1-6醇）混合溶液洗涤锂离子电池正极材料，该方法能有效降低正极材料的pH值并提高材料的加工性能，但是离心后所得改性正极材料需用醇进行多次洗涤（优选3~5次），造成了正极材料的额外损耗。

发明内容

为了弥补以上不足，本发明提供了一种可有效降低正极材料pH值同时可减少洗涤次数且成本低的降低锂离子电池三元正极材料pH值的简便方法。

本发明的技术方案为：

一种降低锂离子电池三元正极材料pH值的简便方法，步骤如下：

1）将抗坏血酸溶于有机溶剂，形成均一溶液；其中有机溶剂为沸点≤100℃的醇或酯，抗坏血酸的浓度≤0.8s，其中，s为抗坏血酸在相应有机溶剂中的溶解度；

2）向所述均一溶液中加入锂离子正极材料，形成悬浊液，在10-60℃下持续搅拌反应2-10 h；

3）固液分离，洗涤所得固体1-2次，干燥。

其中步骤1）中通过搅拌、超声波等方式将抗坏血酸溶于有机溶剂形成均一溶液。抗坏血酸溶解于有机溶剂形成均一溶液的目的在于防止反应体系中抗坏血酸局部浓度过高，影响处理效果。

作为优选，步骤1）中的有机溶剂为乙醇、甲醇、乙酸乙酯中的至少一种。

作为优选，步骤2）中，抗坏血酸的浓度为锂离子正极材料悬浊液浓度的0.001-0.015倍。当抗坏血酸的浓度低于上述范围时，正极材料表面氢氧化锂及碳酸锂未充分参与反应，而当抗坏血酸的浓度高于上述范围时，一方面会造成成本的升高，另一方面可能会引起正极材料结构的破坏；

作为优选，步骤2）中的反应温度为20-40℃，反应时间为3-6 h。

优选的，所述锂离子正极材料的分子式为LiNi_1-x-yCo_xM_yO₂，0＜x≤0.5，0＜y≤0.5，M为金属元素Mn，Al中的一种。

优选的，步骤3）中，通过离心实现固液分离。

优选的，步骤3）中，使用甲醇、乙醇对固体进行洗涤。

优选的，步骤3）中，所述干燥分两步完成，首先在75-85℃下干燥6-8 h，然后在真空干燥箱120℃干燥10-12 h。

本发明的有益效果为：

1）选用抗坏血酸对正极材料进行表面处理时，抗坏血酸的浓度为锂离子正极材料悬浊液浓度的0.001-0.015倍，抗坏血酸使用量少，可降低处理成本。

2）少量未反应的抗坏血酸分子可参与电池活化过程中SEI膜的形成，因而可减少经表面处理后所得正极材料的洗涤操作。

3）经处理后的正极材料作为锂电池正极时，可改善放电倍率性能，电池首周放电容量以及首周充放电效率均有提高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

附图1为本发明实施例1所得固体的SEM图。

附图2为本发明实施例1及对比例所得固体的XRD图。

附图3本发明实施例1~5及对比例的倍率放电曲线图。

具体实施方式

实施例1

抗坏血酸浓度A与锂离子正极材料悬浊液浓度B比值为0.0106，20℃条件下反应4h对LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂材料进行表面处理：

1）称取0.053g抗坏血酸通过搅拌溶解于500ml乙醇中，形成均一稳定溶液；