專利名稱：一種降低三元材料ph值的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種降低鋰離子正極材料PH值的方法，具體涉及ー種降低三元材料PH值的方法。
背景技術(shù)：
鋰離子電池是上世紀(jì)末新發(fā)現(xiàn)的一種高比能量電源，由于鋰離子電池具有能量密度高、高電壓平臺(tái)、無記憶效應(yīng)、工作溫度范圍寬、對環(huán)境無污染等諸多優(yōu)點(diǎn)。自問世以來，已廣泛應(yīng)用于移動(dòng)通訊工具、相機(jī)、筆記本電腦等便攜式電子設(shè)備中，也在向電動(dòng)工具等高容量動(dòng)カ電池發(fā)展。近年來，鋰離子電池的產(chǎn)量飛速增長，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，已成為在二十一世紀(jì)對國民經(jīng)濟(jì)和人民生活具有重要意義的高新技術(shù)產(chǎn)品。目前商業(yè)鋰離子電池使用的正極材料主要是鈷酸鋰。但鈷資源匱乏，價(jià)格昂貴，毒性較高，使得人們迫切的需要使用無鈷和少鈷的新型正極材料來代替鈷酸鋰。雖然錳酸鋰正極材料資源豐富，價(jià)格便宜，對環(huán)境友好。但是錳酸鋰的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、錳的溶解以及Janh-Teller畸變等原因使得錳酸鋰的發(fā)展受到了限制。三元材料結(jié)合了鎳、鈷、錳三個(gè)元素的各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，具有比容量高、循環(huán)壽命長、安全性能好，價(jià)格低廉等眾多優(yōu)點(diǎn)贏得了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。雖然三元材料有眾多的優(yōu)點(diǎn)但是三元材料的首次充電比容量和平臺(tái)較低。并且三元材料是典型的層狀結(jié)構(gòu)，其中鋰離子位于3a位，過渡金屬離子鈷、鎳、錳位于3b位，氧離子位于6c位。在這種層狀化合物中，由于Ni2+與Li+的離子半徑較接近，3a位與3b位容易出現(xiàn)鋰離子和鎳離子混排現(xiàn)象，這導(dǎo)致了材料的電化學(xué)性能變差，使得材料在空氣中易發(fā)生析鋰現(xiàn)象。尤其是高鎳的三元材料，鎳和鋰在材料內(nèi)部易發(fā)生混排現(xiàn)象造成鋰的析出，當(dāng)空氣濕度較大時(shí)，析鋰現(xiàn)象是比較嚴(yán)重的，業(yè)內(nèi)暫時(shí)沒有很好的解決方法。三元材料表面多余的Li元素，如碳酸鋰、氫氧化鋰等鋰的可溶性鹽使得三元材料的PH值較高，對材料的性能產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響。PH值過高，首先就不利于漿料的分散和攪拌。并且PH值過高材料會(huì)與鋁箔發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成Al (OH)3，產(chǎn)生絮狀沉淀，對Li+的傳遞產(chǎn)生一定的阻礙作用.另外同時(shí)還產(chǎn)生H2氣體，會(huì)使電池出現(xiàn)鼓包現(xiàn)象，尤其在高溫下鼓包現(xiàn)象更為明顯。對電池的容量，循環(huán)壽命，倍率等均會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。人們嘗試通過降低三元材料的PH值，減少上述現(xiàn)象的發(fā)生，提高電池的電化學(xué)性能和循環(huán)壽命。目前并沒有專利提出通過某種方法來降低三元材料的PH值，針對這個(gè)問題，現(xiàn)提供一種降低三元材料PH值的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種降低三元材料PH值的方法，從而提高材料的電化學(xué)性能。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種降低三元材料PH值得方法，包括以下步驟 以三元材料為原料，用去離子水或者含HCO3-的溶液對材料進(jìn)行洗滌，抽濾，將材料置于馬弗爐中分段燒結(jié)。材料球磨碾碎得粉體。本發(fā)明所述HC03_的溶液為NH4HCO3溶液或者LiHCO3溶液等。本發(fā)明用含HC03_的溶液洗滌材料時(shí)，控制洗滌溶液的PH=7_14之間。本發(fā)明用去離子水或者含HC03_的溶液進(jìn)行洗滌材料，水料比為I :1-20 :1。本發(fā)明材料抽濾后置于馬弗爐內(nèi)分段燒結(jié)，第一段燒結(jié)以10-300°C /h升溫至75-95°C，保溫5-20h。第二段燒結(jié)以10_300°C /h升溫至100_600°C，保溫時(shí)間2_20h。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1)用去離子水洗滌材料，充分的利用資源，該方法簡單易于操作，成本低廉。三元材料通過加入去離子水洗滌，使得三元材料表面多余的Li元素溶解于水中形成LiOH，通過抽濾與三元材料分離，降低三元材料的PH值。2)含HCO3-的溶液在加熱的條件下，分解為水和ニ氧化碳，對環(huán)境友好，無污染。三元材料通過加入含HCO3-的溶液 洗滌，可以有效的與LiOH中和，降低三元材料的PH值。3)方法新穎，能夠成功的降低三元材料的PH值，改善電池的電化學(xué)性能。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施案例對本發(fā)明作進(jìn)ー步的詳細(xì)說明，本實(shí)施案例按照發(fā)明內(nèi)容所述的技術(shù)方案實(shí)施。實(shí)施例一
本發(fā)明的一種降低某市售532型(鎳鈷錳的原子個(gè)數(shù)為，鎳鈷錳=5:2:3)三元材料微粉PH值的方法，包括以下步驟
㈠稱取IKG的某市售532型三元材料微粉(8〈 D5(l〈12)，用去離子水進(jìn)行洗滌，水料比為2:1。洗漆完成后，抽濾。㈡將步驟㈠所得材料置于馬弗爐爐體內(nèi)分段燒結(jié)，以50°C /h升溫速度升溫至85°C，保溫 8h。㈢再以50°C /h升溫速度升溫至100°C -600°C，保溫8h，其中優(yōu)選溫度為200°C . (E)燒結(jié)完成后，將材料取出，球磨粉碎的粒度分布范圍為8〈D5(i〈12的粉體。所得材料的PH值如表I所示
表I
實(shí)蘩及測試條件重量洗嫌溶滾 壊烤 度__PH
_不處理__1L-I3 _
簞市毺 w.....................................-MO.......................................................................LLjj..............................,
1 "" 1KG 去離子水2QQ__10 92
''400ILCS __
[ J_[ 600 I: 11.13
實(shí)施例ニ
本發(fā)明的一種降低某市售532型(鎳鈷錳的原子個(gè)數(shù)為，鎳鈷錳=5:2:3)三元材料微粉PH值的方法，包括以下步驟
㈠稱取IKG的某市售532型三元材料微粉(8〈 D50〈 12)放入燒杯中，加入NH4HCO3溶液進(jìn)行洗滌，控制NH4HCO3溶液的PH值=11. O, NH4HCO3溶液和材料比為2 :1。洗滌完成后，抽濾。㈡將步驟㈠所得材料置于馬弗爐爐體內(nèi)分段燒結(jié)，以50°C /h升溫速度升溫至85°C，保溫 8h。㈢再以50°C /h升溫速度升溫至100°C -600°C，保溫8h，其中優(yōu)選溫度為200°C . (E)燒結(jié)完成后，將材料取出，球磨粉碎的粒度分布范圍為8〈D5(i〈12的粉體。所得材料的PH值如表2所示
權(quán)利要求
1.一種降低三元材料PH值的方法，其特征在于以三元材料為原料，用去離子水或者含HCO3-的溶液對材料進(jìn)行洗滌，抽濾，將材料置于馬弗爐中分段燒結(jié)，材料球磨碾碎得粉體。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種降低三元材料PH值的方法，其特征在于含HC03_的溶液為NH4HCO3溶液或者LiHCO3溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種降低三元材料PH值的方法，其特征在于用含HC03_的溶液洗滌材料時(shí)，控制洗滌溶液的PH=7-14之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種降低三元材料PH值的方法，其特征在于用去離子水或者含HC03_的溶液進(jìn)行洗滌材料，水料比為I :1-20 :1。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種降低三元材料PH值的方法，其特征在于置于馬弗爐內(nèi)分段燒結(jié)，第一段燒結(jié)以10-300°C /h升溫至75-95°C，保溫5_20h ； 第二段燒結(jié)以10-300°C /h升溫至100-600°C，保溫時(shí)間2-20h。
全文摘要
本發(fā)明公開一種降低三元材料PH值的方法，它以三元材料為原料，用去離子水或者含HCO3-的溶液對材料進(jìn)行洗滌，抽濾，將材料置于馬弗爐中分段燒結(jié)，材料球磨碾碎得粉體。本發(fā)明的技術(shù)效果是1)用去離子水洗滌材料，充分的利用資源，該方法簡單易于操作，成本低廉；2)含HCO3-的溶液在加熱的條件下，分解為水和二氧化碳，對環(huán)境友好，無污染；3)方法新穎，能夠成功的降低三元材料的PH值，改善電池的電化學(xué)性能。
文檔編號(hào)H01M4/525GK102683672SQ20121000250
公開日2012年9月19日 申請日期2012年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月6日
發(fā)明者洪良仕, 許媛 申請人:吉安市優(yōu)特利科技有限公司