[发明专利]一种免水洗高镍三元正极材料及其制备方法、应用

说明书

本发明公开了一种免水洗高镍三元正极材料及其制备方法、应用，所述正极材料的分子式为：LiNi_aCo_bMn_cO₂/N，其中0.7≤a＜1，0＜b＜0.2，0＜c＜0.2，a+b+c＝1，N为包覆层，所述包覆层由SiO₂、CoO₂、Al₂O₃、ZrO₂、SrO、Li₃PO₄、AlPO₄中的一种或几种形成。本发明的有益效果为：本发明所述免水洗高镍三元正极材料通过喷雾的方式在材料表面发生反应生成氢氧化物或盐，经过高温转化为氧化物和盐类化合物，从而在表面包覆一层Al₂O₃以及其他盐类化合物，包覆层均匀，且不需要水洗，材料的容量得到了提升，倍率性能更好，DCR更低，避免了水洗工艺带来的废水处理，降低了材料的成本，材料具有更高的克容量、更长的循环寿命、倍率性能得到了提升，材料性能得到了极大提升。

技术领域

本发明属于锂离子电池制备技术领域，具体涉及一种免水洗高镍三元正极材料及其制备方法、应用。

背景技术

由于燃油车存在环境污染问题，使得电动车越来越受到人们的亲睐，特别是近年来各国对燃油车的禁售划定时间线，石油价格上涨严重，使得电动车成为人们购车的首选，为了满足续航里程，三元材料为最佳选择，但低镍材料成本较高，高镍材料成为各电池厂首选材料，特别是近年来逐渐成熟的Ni83，Ni90材料，甚至有些材料厂推出Ni95材料。

镍含量的提升导致材料的离子阻抗增加，且镍含量升高，在充放电过程中晶体体积变化大，使得晶体长期受应力变化容易破碎、粉化导致材料失效，同时镍含量的升高，材料表面对电解液的分解作用加强。为了解决高镍材料的这些问题，许多研究者采用内部掺杂金属元素稳定晶格，外部包覆惰性材料使得电解液和材料表面接触减少的方式来解决，但干法包覆层如果较薄则不能覆盖表面，如果覆盖表面则包覆层太厚，使材料循环性能不能发挥出最好的循环特性。有人提出湿法共沉淀包覆，虽然可以包覆很好，但由于经过水洗，表面具有补锂功能的Li₂O 被洗掉，导致材料的容量降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有同湿法包覆相当的包覆层，且避免了水洗对表面结构的破坏，提升了正极材料的容量及倍率性能，且避免了水洗工艺带来的废水处理的免水洗高镍三元正极材料及其制备方法、应用。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种免水洗高镍三元正极材料，所述正极材料的分子式为： LiNi_aCo_bMn_cO₂/N，其中0.7≤a＜1，0＜b＜0.2，0＜c＜0.2,，a+b+c＝1，N为包覆层，所述包覆层由SiO₂、CoO₂、Al₂O₃、ZrO₂、SrO、Li₃PO₄、AlPO₄中的一种或几种形成，所述正极材料的自由Li⁺含量为：自由Li⁺含量≤2000ppm。

上述一种免水洗高镍三元正极材料，作为一种优选的实施方案，所述正极材料的Li₂CO₃含量为：Li₂CO₃含量≤500ppm，所述正极材料的LiOH含量为：2000 ≤LiOH含量≤5000ppm。

上述一种免水洗高镍三元正极材料，作为一种优选的实施方案，所述正极材料的BET范围为：0.2～1.0m²/g，所述正极材料的振实密度为：2.3g/cm³～3.0g/cm³。