一种锂离子正极材料的水洗方法

技术领域

本发明属于锂离子正极材料领域，涉及一种锂离子正极材料的水洗方法。

背景技术

水洗工序是锂离子电池正极材料关键工序，尤其是三元高镍正极材料。现阶段行业内正极材料水洗工序主要采用去离子水直接对材料进行不同时间的搅拌、离心、干燥等工序，以取出材料表面的残余碱金属（碳酸锂、氢氧化锂），从而提升材料容量、循环、安全性能。

然而采用去离子水对正极材料进行清洗时，往往会对正极材料的主体晶体结构造成破坏，从而降低理论容量和循环性能，且采用去离子水对碳酸锂的去除效果不佳，容易残留，从而影响材料的安全性能和循环性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种残余碱金属清洗效果好，且对材料的结构破坏小、对容量、循环性能和安全性能的影响小的锂离子正极材料的水洗方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种锂离子正极材料的水洗方法，在对锂离子正极材料进行水洗时，向水洗体系中添加液氮和叠氮化氨。

上述的锂离子正极材料的水洗方法，优选地，包括如下步骤：

S1、向离子水中加入叠氮化氨，并加入液氮保持去离子水温度为0～20℃；

S2、加入锂离子正极材料，进行搅拌、洗涤，并在洗涤期间持续加入液氮，保证水洗浆料温度在0～20℃；

S3、脱除经步骤S2处理后的水洗浆料中的残余水，再进行干燥，即得产品。

上述的锂离子正极材料的水洗方法，优选地，所述叠氮化氨的用量为锂离子正极材料重量的0.05%～1.00 wt%。

上述的锂离子正极材料的水洗方法，优选地，所述去离子水的量为锂离子正极材料的30%～110wt%。

上述的锂离子正极材料的水洗方法，优选地，步骤S2中，所述搅拌的时间为0～60min。

上述的锂离子正极材料的水洗方法，其特征在于，步骤S3中，所述干燥为双锥干燥或辊道窑干燥喷雾干燥；所述干燥的温度为80℃～250℃。

上述的锂离子正极材料的水洗方法，优选地，步骤S3中，采用喷雾干燥、压滤过滤或离心过滤来脱除残余水。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

经大量研发，本发明在对锂离子电池材料表面的残余碱金属水洗过程中，通过在水中加入液氮和叠氮化氨，在提高对残余Li

附图说明

图1为经实施例1-3中的水洗方法和常规水洗方法水洗后的正极材料制成的锂离子电池的循环性能对比图。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

现有的水洗剂和水洗方法在对锂离子正极材料表面的残余碱金属进行清洗时，容易对正极材料的主体晶体结构造成破坏，且去除效果不佳，容易残留，从而降低理论容量和影响材料的安全性能和循环性能等技术问题，本发明经大量研究发现，通过在水洗过程中，向水洗体系中添加液氮和叠氮化氨，能够有效解决这一技术问题。

以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。

实施例1：

一种锂离子正极材料的水洗方法，包括如下步骤：

（1）将去离子导入烧杯，重量为水洗物料的80wt%，其中水洗物料为高镍NCM（811）多晶材料；

（2）加入适量的液氮，保证（1）中的去离子水温度为5℃；

（3）加入叠氮化氨，重量为水洗物料的0.05wt%；

（4）2分钟内匀速缓慢加入水洗物料，搅拌10min，期间持续加入液氮，保证水洗浆料温度在5℃，获得水洗后物料；

（5）采用压滤过滤除去残余水；

（6）干燥：采用双锥干燥，干燥温度为200℃。

对水洗后的锂离子电池正极材料进行XRD检测发现，晶型并未发生变化，说明经水洗后材料的主体结构未发生变化。

实施例2：

一种锂离子正极材料的水洗方法，包括如下步骤：

（1）将去离子导入烧杯，重量为水洗物料的80wt%，其中水洗物料为高镍NCM（811）多晶材料；

（2）加入适量的液氮，保证（1）中的去离子水温度为15℃；

（3）加入叠氮化氨，重量为水洗物料的0.20wt%；

（4）2分钟内匀速缓慢加入水洗物料，搅拌10min，期间持续加入液氮，保证水洗浆料温度在15℃，获得水洗后物料；

（5）除去残余水；可选取喷雾干燥、压滤过滤、离心过滤的其中一种；

（6）干燥，干燥温度为200℃；可选取双锥干燥、辊道窑干燥喷雾干燥的其中一种。

对水洗后的锂离子电池正极材料进行XRD检测发现，晶型并未发生变化，说明经水洗后材料的主体结构未发生变化。

实施例3：

一种锂离子正极材料的水洗方法，包括如下步骤：

（1）将去离子导入烧杯，重量为水洗物料的80wt%，其中水洗物料为高镍NCM（811）多晶材料；

（2）加入适量的液氮，保证（1）中的去离子水温度为5℃；

（3）加入叠氮化氨，重量为水洗物料的0.60wt%；

（4）2分钟内匀速缓慢加入水洗物料，搅拌10min，期间持续加入液氮，保证水洗浆料温度在5℃，获得水洗后物料；

（5）除去残余水；可选取喷雾干燥、压滤过滤、离心过滤的其中一种；

（6）干燥，干燥温度为200℃；可选取双锥干燥、辊道窑干燥喷雾干燥的其中一种。

对水洗后的锂离子电池正极材料进行XRD检测发现，晶型并未发生变化，说明经水洗后材料的主体结构未发生变化。

将上述各实施例和现有的常规清洗方法清洗后的正极材料进行表面残余Li

将上述各实施例和常规清洗方法清洗后的正极材料与金属Li匹配制作形成半电池，其中制备正极片的正极浆料包含水洗后正极材料、导电剂、粘结剂（质量比为92:4:4）。将所制备电池进行充放电测试，测试条件为：充放电电压范围2.8～4.25V，容量测试0.1C，循环测试1C，由于半电池循环性能测试超过50周数据准确度下降，因此循环周数为50周。测试的电化学性能如表1所示，循环性能图如图1所示。

表1

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。