[发明专利]一种湿法包覆降低正极材料表面碱量并提高电化学性能的方法

说明书

本发明公开了一种湿法包覆降低正极材料表面碱量并提高电化学性能的方法，包括检测正极材料表面残余碱对应的残锂含量x％，计算出材料中总残余碱量对应的总残锂含量y＝m×x％；根据总残锂含量y，计算得到去除总残余碱所需的总氢离子的量n，并配置过量的含有硼酸和磷酸中至少一种酸的酸溶液；使用酸溶液对正极材料进行洗涤，洗涤后抽滤得到的滤饼为初始包覆的低残碱正极材料；将滤饼在氧气氛围保护下进行加热升温，并在高温条件下热处理4～24小时后得到低残碱且硼或磷至少一种元素包覆改性的正极材料。本发明通过酸洗有效降低正极材料表面的碱量，对材料进行包覆改性，提高了正极材料的稳定性和电化学性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料技术领域，更具体的说是涉及一种湿法包覆降低正极材料表面碱量并提高电化学性能的方法。

背景技术

锂离子电二次电池具有高比容量、高电压、循环寿命长、无记忆效应、污染小、重量轻等优点，因而广泛应用于移动电器设备以及动力汽车领域。随着科技的进一步发展，锂离子电池产品必然朝着更高的能量密度发展。

当前已经被广泛开发的正极材料LiNi_xCo_yM_1-x-yO₂(M为Mn或Al，0.9≥x≥0.8)是市场上最具应用前景的锂离子动力电池正极材料，三元材料的容量随着镍含量的提高而增高，但是相应的材料表面的游离锂含量也增加，导致材料残碱度较高，过量的残碱导致后期制作电极材料时浆料流动性降低，电池制造难度增加。同时高残碱的正极材料在电池充放电过程中，其表面结构会遭到破坏，并与电解液反应，导致循环性能差，并且因此通过水洗降低正极材料材料表面残碱，能过有效提高正极材料的理化性质。

随着Ni含量的提高，正极材料Li⁺/Ni²⁺的阳离子混排以及表面过渡金属的溶解使其循环稳定性、倍率性能、特别是低温性能有待进一步提高，而在进一步改善正极材料电化学性能方面，表面包覆能够直接改善材料表面化学结构，因此能够有效改善材料表面的理化性质，提高电化学性能。

研究者们常用的方法是加入去离子水搅拌洗涤，然后经过固液分离、烘干的方法降低材料表面的碱含量，最后单独加入添加剂，充分混合后在进行高温烧结包覆。因此存在以下问题：(1)使用去离子水洗涤碱量时存在洗涤不充分，不能有效降低碱含量的现象。(2)目前常用的洗涤降低残碱的方法有以下步骤：去离子水洗涤-固液分离得到滤饼-烘干-加入添加剂进行混合-烧结过程，存在水洗时间较长，加入添加剂后混料不均匀，长时间混合导致颗粒破碎、出现微粉，降低材料的电化学性能。

因此，如何提供一种湿法包覆降低正极材料表面碱量并提高电化学性能的方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种湿法包覆降低正极材料表面碱量并提高电化学性能的方法，通过酸洗有效降低正极材料表面的碱量，同时对材料进行包覆改性，有效提高了正极材料的稳定性和电化学性能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种湿法包覆降低正极材料表面碱量并提高电化学性能的方法，包括如下步骤：

1)检测正极材料表面残余碱对应的残锂含量x％，并计算出材料中总残余碱量对应的总残锂含量y＝m×x％，其中m为正极材料总质量；

2)根据总残锂含量y，计算得到去除总残余碱所需的总氢离子的量n，并配置过量的含有硼酸和磷酸中至少一种酸的酸溶液；

3)使用酸溶液对所述正极材料进行洗涤，洗涤后抽滤得到的滤饼为初始包覆的低残碱正极材料；

4)将滤饼在氧气氛围保护下进行加热升温，并在高温条件下热处理4～24小时后得到低残碱且硼或磷至少一种元素包覆改性的正极材料。