[发明专利]锂离子电池用镍酸锂类正极材料前驱体的光氧化方法及应用

说明书

本发明公开了一种锂离子电池用镍酸锂类正极材料前驱体的光氧化方法及应用，步骤如下：将锂离子电池用镍酸锂类正极材料前驱体置于高能量光辐射环境中处理，使其表面进行光辐射反应，得到光氧化处理正极材料前驱体；其中，所述高能量光为紫光，紫外线或X射线。本发明还提供了利用上述光氧化处理方法制备得到的光氧化处理前驱体在制备锂离子电池用镍酸锂类正极材料中的应用。本发明以正极材料前驱体为基体，以高能量光辐射进行氧化处理，将前驱体中Ni²⁺氧化成Ni³⁺，降低烧结过程中锂镍离子的混排度，提高了材料的电化学性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池制备技术领域，具体涉及一种锂离子电池用镍酸锂类正极材料前驱体的光氧化方法及应用。

背景技术

目前，新能源汽车的快速发展，对其核心零部件-动力电池的能量密度、循环稳定性提出来更高的要求。镍酸锂(LiNiO₂)及其衍生正极材料(NCA：LiNi_xCo_yAl_1-x-yO₂和NCM：LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂)兼具高比能、低价格和环保等优点，是目前动力电池正极材料最佳选择。

但在镍酸锂及其衍生物的制备过程中，Ni很难完全由正二价氧化成正三价，Ni²⁺由于其与Li⁺离子半径相近，Ni²⁺迁移能力较强，很容易占据锂位发生Li⁺/Ni²⁺现象，抑制锂离子传输，降低了镍酸锂及其衍生物的储锂能力和循环性能。针对该问题，一般采用离子掺杂的方法提升材料的电化学性能。即通过离子掺杂，掺入到锂位或者过渡金属位，限制Ni²⁺的迁移。

公开号为CN104282901A的中国专利公开了一种高导电性动力电池用镍钴锰三元正极材料的制造方法，利用ZrO₂，MgO，Al₂O₃，TiO₂，La₂O₃，NbO₂，Tb₂O₃等金属氧化物与NCM前驱体混合烧结得到掺杂性NCM正极材料，其降低了材料的离子混排程度，提高了电池的循环稳定性，但经过离子掺杂后一般会造成材料的比容量下降，能量降低。因此，很有必要开发出一种更为简单的方法，以提高锂离子电池用镍酸锂类正极材料的电化学性能。

发明内容

本发明提供了一种锂离子电池用镍酸锂类正极材料前驱体的光氧化方法及应用，可对镍酸锂类正极材料前驱体进行高效光氧化处理，增加正极材料前驱体中Ni³⁺的含量，降低离子混排程度，进而得到高容量、高循环、高倍率的锂离子电池正极材料。

本发明的第一个目的是提供一种锂离子电池用镍酸锂类正极材料前驱体的光氧化方法，步骤如下：

将锂离子电池用镍酸锂类正极材料前驱体置于高能量光辐射环境中处理，使其表面进行光辐射反应，得到光氧化处理正极材料前驱体；

其中，所述高能量光为紫光，紫外线或X射线。

优选的，所述锂离子电池用镍酸锂类正极材料前驱体为Ni(OH)₂、Ni_xCo_yMn_1-x-y(OH)₂或Ni_xCo_yAl_1-x-y(OH)₂，其中，x＝0.8，0.1≤y≤0.15。

优选的，当所述高能量光为紫光或紫外线时，所述高能量光辐射强度为50-100mW/cm²；当所述高能量光为X射线时，所述高能量光辐射剂量率为50mSv/h。