[发明专利]一种电极材料的疏水处理方法

说明书

本发明公开一种电极材料的疏水处理方法，属于能源材料领域。针对三元材料、硅等电池电极材料的表面活性过高，易与环境中水分、二氧化碳等发生副反应的问题，该方法通过聚硅氧烷自身的吸附能力以及聚硅氧烷本体官能团易自聚合的性质对电池电极材料进行均匀包覆处理，有效实现了电极材料的疏水处理和钝化，抑制了电极材料在贮存或者在浆料调制、电芯制备过程可能发生的副反应，延长了电池电极材料的贮存保质期，降低了电池生产车间对除湿控氧的环境保持要求。该方法简单易行、成本低廉、耗时较短且绿色无污染无废物排放，在电池电极材料的生产贮备以及后续电芯加工领域具有光明的前景。

技术领域

本发明涉及一种电极材料的疏水处理方法，属于能源材料领域，使电极材料表面钝化或具备一定疏水能力以提升其表面稳定性。

背景技术

随着锂离子电池的使用需求及市场规模急速增长，亟需研制放电比容量更高且易于生产和使用的锂离子电池正极材料以进一步提高电池的比能量，从而延长电池及系统的续航时间。三元正极材料凭借其低成本、高比容量和循环稳定性好，受到了广泛的关注并逐步被推广使用，但因为其有丰富的氧空位和表面不饱和键，对空气中存在的水分、二氧化碳等具有较高的敏感性，从而对电池的生产工艺、原材料的存储以及车间的低湿环境保持等提出了高的要求，加工环境维持超低湿度需要消耗大量的电能，这无形之中增加了电池的生产成本。并且，人们为进一步提高电池比能量，三元材料中引入的镍元素含量在不断提高，因为其在充放电过程中存在Ni²⁺/Ni³⁺的价态转变，是电极材料容量发挥贡献的最主要部分，如LiNi_0.8Mn_0.1Co_0.1O₂、LiNi_0.85Mn_0.1Co_0.05O₂等。由于镍的高活性，其引入更易造成三元材料表面的pH值升高，与空气中的水分、二氧化碳等发生反应生成氢氧化锂、碳酸锂以及碳酸氢锂等杂质的速度更快，且稍有不慎，由于三元材料自身的吸水会使调制的电极浆料变成果冻状，导致后续的涂布工艺难以实施，部分果冻状浆料的存在也会导致电极的厚度和均匀度难以精确控制，最终造成所组装的电池成为不良品，无法发挥出正常的比能量和循环稳定性，甚至因内阻过大以及表面化合物分解产气等因素，使得电芯在使用中极易发生变形。此外，高镍三元材料与水接触会导致锂盐析出，其颗粒表面的层状结构会因此向岩盐相转变，而岩盐相中的镍元素以NiO形式存在，直接导致表面Ni²⁺含量上升，容易造成正极材料在长循环过程中发生阳离子混排，性能急剧下降。因此，在电芯的生产中需要对包含高镍在内的各类三元正极材料的生产环境予以严格的控制，将空气中水含量降至极低水平才能确保其性能正常发挥，这无形之中造成三元正极材料，尤其高镍型三元，的生产成本升高，并由此限制了其进一步被推广使用。