一种锂离子电池高镍正极材料的制备方法及用其制备的锂离子电池高镍正极材料与流程

1.本发明属于锂离子电池正极材料技术领域，具体公开了一种锂离子电池高镍正极材料的制备方法及用其制备的锂离子电池高镍正极材料。

背景技术：

2.近年来，随着新能源汽车行业的高速发展，锂离子电池需求快速增长，人们对新能源汽车续航里程要求越来越高，高能量密度锂离子电池需求量快速增长，高镍正极材料由于需求量随之高速增长。高镍三元材料具备高容量的特点，也存在一定的缺点，由于镍含量的较高，二价镍氧化过程不充分导致li
1+
/ni
2+
混排严重，锂离子不能完全迁移到结构内部，造成表面残留锂含量偏高且影响材料容量发挥。
3.目前高镍三元正极材料的制备工艺主要为二次烧结工艺，具体流程如下：前驱体+锂盐+添加剂混合均匀后于窑炉中进行一次高温烧结，然后经破碎后进行水洗干燥表面包覆进行二次烧结；该方法将主要通过水洗去除材料表面的残留锂，但水洗过程中，伴随着残余碱的去除，结构内部的锂离子向材料表面迁移，导致结构内部稳定性较差，且二烧过程为包覆硼酸后低温烧结，虽然材料ph值可以控制在11.6左右，但材料比表面积普遍大于0.5m2/g，导致材料与电解液副反应严重，严重影响材料循环性能，且该方法制造流程较长，前期设备投入较大且制造成本极高。
4.公布号为cn114933335a的中国专利申请文献，公开了一种高镍三元正极材料及其制备方法，包括如下步骤，步骤1，前驱体制备，步骤2，氧化溶液制备，称量氧化剂溶于去离子水，加入水溶性碱性物质；步骤3，制备改性前躯体；步骤4，将锂源与改性前躯体混合，制备正极材料，还提供对应的正极材料以及锂电池，采用预氧化的方法在前驱体表层形成一层中间产物，以此消除nca表层晶体的缺陷，显著提高电池在循环过程中的稳定性和倍率性能。但该专利并没有涉及对于材料表面残留锂的清除问题。

技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题在于如何解决现有的高镍正极材料残留锂含量高、ph值高、比表面积大的问题。
6.本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
7.一种锂离子电池高镍正极材料的制备方法，包括以下步骤：
8.(1)将高镍三元正极材料前驱体、锂盐、含磷添加剂以及金属氧化物添加剂混合；所述锂盐中锂元素与高镍三元正极材料前驱体中镍钴锰元素的摩尔比为1.00～1.10；所述含磷添加剂的添加量占高镍三元正极材料前驱体质量的0.1～1.5wt％；所述金属氧化物添加剂的添加量占高镍三元正极材料前驱体质量的0.1～0.5wt％；
9.(2)将步骤(1)混合后的物料装入匣钵，再放入高温高压装置中进行烧结，烧结后自然冷却；
10.(3)将步骤(2)冷却后的物料进行研磨过筛，即得到锂离子电池高镍正极材料。
11.有益效果：本发明将高镍三元正极材料前驱体、锂盐、含磷添加剂以及金属氧化物添加剂按照特殊比例进行混合，使用高温高压梯度烧结技术和晶体生长控制技术，利用磷酸根和金属阳离子半径大在低温下不易扩散的特点，先在低温高压纯氧气氛下使二价镍充分氧化成三价镍，利于锂离子迁入到结果内部，降低锂镍混排和表面残留锂，然后继续提高温度烧结，使材料一次颗粒定向生长的同时控制料表面残留锂与磷酸根/金属离子反应的速度，以达到降低控制材料表面状态的目的，从而得到低残锂、低ph值、低比表面积的高镍正极材料。
12.优选的，所述高镍三元正极材料前驱体的化学式为ni
x
coymnzal
1-x-y-z
(oh)2，其中0.8≤x≤0.9，0.05≤y≤0.15，0.01≤z≤0.10，0.95≤x+y+z≤0.99。
13.优选的，所述高镍三元正极材料前驱体的结构为核壳结构，内部核材料为高镍材料，外部壳体材料为低镍高锰材料，其中高镍材料中镍含量摩尔比大于85％小于96％；其中低镍高锰材料中镍含量摩尔比小于60％，锰含量摩尔比大于20％小于60％。
14.优选的，所述高镍三元正极材料前驱体的粒度d50为6-15um。
15.优选的，所述锂盐为氢氧化锂、草酸锂、磷酸二氢锂、磷酸锂中的一种或两种的组合。
16.优选的，所述含磷添加剂为磷酸二氢铵、五氧化二磷、磷酸钛、磷酸铝、磷钨酸中的一种或多种的组合。
17.优选的，所述金属氧化物添加剂为金属离子半径介于60-80pm的金属氧化物添加剂。
18.优选的，所述金属氧化物添加剂为氧化锆、氧化钨、氧化钛、氧化锶中的一种或多种的组合。
19.优选的，所述高温高压烧结装置为间歇烧结装置，最高烧结温度为900℃，窑炉内部压力可在-10pa至500pa之间根据程序设置自动调整。
20.优选的，所述步骤(2)中烧结是在氧气气氛炉中进行。
21.优选的，所述氧气气氛炉中氧气的体积含量≥90％，二氧化碳浓度＜50ppm。
22.优选的，所述步骤(2)中烧结为梯度烧结，先低温烧结，后高温烧结。
23.优选的，所述低温烧结具体为：在保持-10至-5pa的压力下以1～3℃/min的升温速率升温至650～780℃，保温4～10h，保温过程压力为50～200pa。
24.优选的，所述高温烧结具体为：在保持-10至-5pa的压力下以0.5～2℃/min的升温速率升温至750～850℃，保温4～10h，保温过程压力为5～50pa。
25.优选的，高温高压梯度烧结完成后得到低残锂、低ph值、低比表面积的高镍正极材料；所述的高镍正极材料表面残留锂含量介于500～1200ppm；所述的高镍正极材料ph值介于11.30～11.70之间；所述的高镍正极材料比表面积介于0.15～0.m2/g之间。
26.本发明还提供一种采用上述制备方法制备的锂离子电池高镍正极材料。
27.本发明的优点在于：
28.(1)本发明将高镍三元正极材料前驱体、锂盐、含磷添加剂以及金属氧化物添加剂按照特殊比例进行混合，使用高温高压梯度烧结技术和晶体生长控制技术，利用磷酸根和金属阳离子半径大在低温下不易扩散的特点，先在低温高压纯氧气氛下使二价镍充分氧化
成三价镍，利于锂离子迁入到结果内部，降低锂镍混排和表面残留锂，然后继续提高温度烧结，使材料一次颗粒定向生长的同时控制料表面残留锂与磷酸根/金属离子反应的速度，以达到降低控制材料表面状态的目的，从而得到低残锂、低ph值、低比表面积的高镍正极材料。
29.(2)本发明从根源上解决了高镍正极材料残留锂含量高、ph值高、比表面积大的问题，且缩短了制造工艺流程，降低了制造成本。
30.(3)相比现有技术方案具备明显优势，彻底解决了行业中残锂和比表面积不可控的问题，且工艺流程大幅简化，制造成本具有明显优势。
附图说明
31.图1为本发明实施例1制得的材料的电镜图；
32.图2为本发明实施例1制得的材料的电性能图；
33.图3为本发明实施例2制得的材料的电镜图；
34.图4为本发明实施例2制得的材料的电性能图。
具体实施方式
35.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.实施例1：
37.一种锂离子电池高镍正极材料的制备方法，包括以下步骤：
38.(1)将高镍三元正极材料前驱体、锂盐、含磷添加剂以及金属氧化物添加剂混合；其中，高镍三元正极材料前驱体为ni
0.85
co
0.083
mn
0.040
al
0.027
(oh)2，内部核材料为ni
90
co
0.07
al
0.03
(oh)2，质量占比90％，外部壳体材料为ni
0.40
co
0.20
mn
0.40
(oh)2，质量占比10％，粒度(d50)为6um；锂盐为氢氧化锂和磷酸二氢锂的混合物，其中氢氧化锂质量占比为96％；锂盐中锂元素与高镍三元正极材料前驱体中镍钴锰元素的摩尔比为1.04；含磷添加剂为五氧化二磷；含磷添加剂的添加量占高镍三元正极材料前驱体质量的0.5％；金属氧化物添加剂为氧化锆和氧化钛的混合物，其中氧化锆与氧化钛的质量比为1:2，金属氧化物添加剂的添加量占高镍三元正极材料前驱体质量的0.3％；上述物料按照比例称量后放入10l的高速混合机中混合60min；
39.(2)将步骤(1)混合后的物料装入匣钵，再放入高温高压装置中进行烧结，以1.5℃/min升温至700℃，升温过程装置内部压力为-7pa；温度达到700℃后保温6h，保温过程装置内部压力为50pa；然后以1.0℃/min升温至790℃，升温过程装置内部压力为-5pa；温度达到790℃后保温6h，保温过程装置内部压力为10pa；自然冷却；
40.(3)将步骤(2)冷却后的物料进行研磨过筛，即得到锂离子电池高镍正极材料。
41.对本实施例制得的材料的残留锂含量、ph值、比表面积进行测试，残留锂含量通过酸碱滴定测试，ph值通过ph计测试，比表面积通过比表面积仪进行测试，测试结果如表1所示。
42.本实施案例所得到材料的电镜图如图1所示，从图中可以看出：表面一次颗粒均匀，二次球致密性良好，表面无明显残留锂；
43.本实施案例所得到材料的电性能如图2所示，从图中可以看出：表面一次颗粒均匀，二次球致密性良好，表面无明显残留锂。
44.实施例2：
45.一种锂离子电池高镍正极材料的制备方法，包括以下步骤：
46.(1)将高镍三元正极材料前驱体、锂盐、含磷添加剂以及金属氧化物添加剂混合；其中，高镍三元正极材料前驱体为ni
0.85
co
0.083
mn
0.040
al
0.027
(oh)2，内部核材料为ni
90
co
0.07
al
0.03
(oh)2，质量占比90％，外部壳体材料为ni
0.40
co
0.20
mn
0.40
(oh)2，质量占比10％，粒度(d50)为10um；锂盐为氢氧化锂和磷酸二氢锂的混合物，其中氢氧化锂质量占比为96％；锂盐中锂元素与高镍三元正极材料前驱体中镍钴锰元素的摩尔比为1.04；含磷添加剂为五氧化二磷；含磷添加剂的添加量占高镍三元正极材料前驱体质量的0.5％；金属氧化物添加剂为氧化锆和氧化钛的混合物，其中氧化锆与氧化钛的质量比为1:2，金属氧化物添加剂的添加量占高镍三元正极材料前驱体质量的0.3％；；上述物料按照比例称量后放入10l的高速混合机中混合60min；
47.(2)将步骤(1)混合后的物料装入匣钵，再放入高温高压装置中进行烧结，以1.5℃/min升温至700℃，升温过程装置内部压力为-7pa；温度达到700℃后保温6h，保温过程装置内部压力为50pa；然后以1.0℃/min升温至790℃，升温过程装置内部压力为-5pa；温度达到790℃后保温6h，保温过程装置内部压力为10pa；自然冷却；
48.(3)将步骤(2)冷却后的物料进行研磨过筛，即得到锂离子电池高镍正极材料。
49.本实施例与实施例1的区别在于：步骤(1)中高镍三元正极材料前驱体的粒度(d50)为10um，其他步骤与实施例1相同。
50.对本实施例制得的材料的残留锂含量、ph值、比表面积进行测试，残留锂含量通过酸碱滴定测试，ph值通过ph计测试，比表面积通过比表面积仪进行测试，测试结果如表1所示。
51.本实施案例所得到材料的电镜图如图3所示，从图中可以看出：表面一次颗粒均匀，二次球致密性良好，表面无明显残留锂；
52.本实施案例所得到材料的电性能如图4所示，从图中可以看出：表面一次颗粒均匀，二次球致密性良好，表面无明显残留锂。
53.实施例3：
54.本实施例与实施例1的区别在于：步骤(1)中高镍三元正极材料前驱体的粒度(d50)为15um，其他步骤与实施例1相同。
55.对本实施例制得的材料的残留锂含量、ph值、比表面积进行测试，残留锂含量通过酸碱滴定测试，ph值通过ph计测试，比表面积通过比表面积仪进行测试，测试结果如表1所示。
56.实施例4：
57.本实施例与实施例2的区别在于：步骤(1)锂盐中锂元素与高镍三元正极材料前驱体中镍钴锰元素的摩尔比为1.02，其他步骤与实施例2相同。
58.对本实施例制得的材料的残留锂含量、ph值、比表面积进行测试，残留锂含量通过
酸碱滴定测试，ph值通过ph计测试，比表面积通过比表面积仪进行测试，测试结果如表1所示。
59.实施例5：
60.本实施例与实施例2的区别在于：步骤(1)锂盐中锂元素与高镍三元正极材料前驱体中镍钴锰元素的摩尔比为1.06，其他步骤与实施例2相同。
61.对本实施例制得的材料的残留锂含量、ph值、比表面积进行测试，残留锂含量通过酸碱滴定测试，ph值通过ph计测试，比表面积通过比表面积仪进行测试，测试结果如表1所示。
62.实施例6：
63.本实施例与实施例2的区别在于：将步骤(2)中“以1.5℃/min升温至700℃，温度达到700℃后保温6h”改为：
[0064]“以1.5℃/min升温至650℃，温度达到650℃后保温6h”，其他步骤与实施例2相同。
[0065]
对本实施例制得的材料的残留锂含量、ph值、比表面积进行测试，残留锂含量通过酸碱滴定测试，ph值通过ph计测试，比表面积通过比表面积仪进行测试，测试结果如表1所示。
[0066]
实施例7：
[0067]
本实施例与实施例2的区别在于：将步骤(2)中“以1.5℃/min升温至700℃，温度达到700℃后保温6h”改为：
[0068]“以1.5℃/min升温至750℃，温度达到750℃后保温6h”，其他步骤与实施例2相同。
[0069]
对本实施例制得的材料的残留锂含量、ph值、比表面积进行测试，残留锂含量通过酸碱滴定测试，ph值通过ph计测试，比表面积通过比表面积仪进行测试，测试结果如表1所示。
[0070]
实施例8：
[0071]
本实施例与实施例2的区别在于：将步骤(1)中“高镍三元正极材料前驱体为ni
0.85
co
0.083
mn
0.040
al
0.027
(oh)2，内部核材料为ni
90
co
0.07
al
0.03
(oh)2，质量占比90％，外部壳体材料为ni
0.40
co
0.20
mn
0.40
(oh)2，质量占比10％”改为：
[0072]“高镍三元正极材料前驱体为ni
0.875
co
0.0765
mn
0.020
al
0.0285
(oh)2，内部核材料为ni
90
co
0.07
al
0.03
(oh)2，质量占比95％，外部壳体材料为ni
0.40
co
0.20
mn
0.40
(oh)2，质量占比5％”，其他步骤与实施例2相同。
[0073]
对本实施例制得的材料的残留锂含量、ph值、比表面积进行测试，残留锂含量通过酸碱滴定测试，ph值通过ph计测试，比表面积通过比表面积仪进行测试，测试结果如表1所示。
[0074]
实施例9：
[0075]
本实施例与实施例2的区别在于：将步骤(1)中“高镍三元正极材料前驱体为ni
0.85
co
0.083
mn
0.040
al
0.027
(oh)2，内部核材料为ni
90
co
0.07
al
0.03
(oh)2，质量占比90％，外部壳体材料为ni
0.40
co
0.20
mn
0.40
(oh)2，质量占比10％”改为：
[0076]“高镍三元正极材料前驱体为ni
0.825
co
0.0895
mn
0.060
al
0.0255
(oh)2，内部核材料为ni
90
co
0.07
al
0.03
(oh)2，质量占比85％，外部壳体材料为ni
0.40
co
0.20
mn
0.40
(oh)2，质量占比15％”，其他步骤与实施例2相同。
[0077]
对本实施例制得的材料的残留锂含量、ph值、比表面积进行测试，残留锂含量通过酸碱滴定测试，ph值通过ph计测试，比表面积通过比表面积仪进行测试，测试结果如表1所示。
[0078]
实施例10：
[0079]
本实施例与实施例2的区别在于：将步骤(1)中“氢氧化锂质量占比为96％”改为：
[0080]“氢氧化锂质量占比为98％”，其他步骤与实施例2相同。
[0081]
对本实施例制得的材料的残留锂含量、ph值、比表面积进行测试，残留锂含量通过酸碱滴定测试，ph值通过ph计测试，比表面积通过比表面积仪进行测试，测试结果如表1所示。
[0082]
实施例11：
[0083]
本实施例与实施例2的区别在于：将步骤(1)中“锂盐为氢氧化锂和磷酸二氢锂的混合物，其中氢氧化锂质量占比为96％”改为：
[0084]“锂盐为氢氧化锂”，其他步骤与实施例2相同。
[0085]
对本实施例制得的材料的残留锂含量、ph值、比表面积进行测试，残留锂含量通过酸碱滴定测试，ph值通过ph计测试，比表面积通过比表面积仪进行测试，测试结果如表1所示。
[0086]
实施例12：
[0087]
本实施例与实施例2的区别在于：将步骤(2)中“温度达到700℃后保温6h，保温过程装置内部压力为50pa”改为：
[0088]“温度达到700℃后保温6h，保温过程装置内部压力为100pa”，其他步骤与实施例2相同。
[0089]
对本实施例制得的材料的残留锂含量、ph值、比表面积进行测试，残留锂含量通过酸碱滴定测试，ph值通过ph计测试，比表面积通过比表面积仪进行测试，测试结果如表1所示。
[0090]
实施例13：
[0091]
本实施例与实施例2的区别在于：将步骤(2)中“温度达到700℃后保温6h，保温过程装置内部压力为50pa”改为：
[0092]“温度达到700℃后保温6h，保温过程装置内部压力为150pa”，其他步骤与实施例2相同。
[0093]
对本实施例制得的材料的残留锂含量、ph值、比表面积进行测试，残留锂含量通过酸碱滴定测试，ph值通过ph计测试，比表面积通过比表面积仪进行测试，测试结果如表1所示。
[0094]
实施例14：
[0095]
本实施例与实施例2的区别在于：步骤(1)锂盐中锂元素与高镍三元正极材料前驱体中镍钴锰元素的摩尔比为1.00，其他步骤与实施例2相同。
[0096]
对本实施例制得的材料的残留锂含量、ph值、比表面积进行测试，残留锂含量通过酸碱滴定测试，ph值通过ph计测试，比表面积通过比表面积仪进行测试，测试结果如表1所示。
[0097]
实施例15：
[0098]
本实施例与实施例2的区别在于：步骤(1)锂盐中锂元素与高镍三元正极材料前驱体中镍钴锰元素的摩尔比为1.10，其他步骤与实施例2相同。
[0099]
对本实施例制得的材料的残留锂含量、ph值、比表面积进行测试，残留锂含量通过酸碱滴定测试，ph值通过ph计测试，比表面积通过比表面积仪进行测试，测试结果如表1所示。
[0100]
实施例16：
[0101]
本实施例与实施例2的区别在于：将步骤(1)中“含磷添加剂的添加量占高镍三元正极材料前驱体质量的0.5％”改为：
[0102]
含磷添加剂的添加量占高镍三元正极材料前驱体质量的0.1％，其他步骤与实施例2相同。
[0103]
对本实施例制得的材料的残留锂含量、ph值、比表面积进行测试，残留锂含量通过酸碱滴定测试，ph值通过ph计测试，比表面积通过比表面积仪进行测试，测试结果如表1所示。
[0104]
实施例17：
[0105]
本实施例与实施例2的区别在于：将步骤(1)中“含磷添加剂的添加量占高镍三元正极材料前驱体质量的0.5％”改为：
[0106]
含磷添加剂的添加量占高镍三元正极材料前驱体质量的1.5％，其他步骤与实施例2相同。
[0107]
对本实施例制得的材料的残留锂含量、ph值、比表面积进行测试，残留锂含量通过酸碱滴定测试，ph值通过ph计测试，比表面积通过比表面积仪进行测试，测试结果如表1所示。
[0108]
实施例18：
[0109]
本实施例与实施例2的区别在于：将步骤(1)中“锂盐为氢氧化锂和磷酸二氢锂的混合物，其中氢氧化锂质量占比为96％”改为：
[0110]“锂盐为草酸锂和磷酸锂的混合物，其中磷酸锂质量占比为96％”，其他步骤与实施例2相同。
[0111]
对本实施例制得的材料的残留锂含量、ph值、比表面积进行测试，残留锂含量通过酸碱滴定测试，ph值通过ph计测试，比表面积通过比表面积仪进行测试，测试结果如表1所示。
[0112]
实施例19：
[0113]
本实施例与实施例2的区别在于：将步骤(1)中“含磷添加剂为五氧化二磷”改为：
[0114]“含磷添加剂为磷酸二氢铵”，其他步骤与实施例2相同。
[0115]
对本实施例制得的材料的残留锂含量、ph值、比表面积进行测试，残留锂含量通过酸碱滴定测试，ph值通过ph计测试，比表面积通过比表面积仪进行测试，测试结果如表1所示。
[0116]
实施例20：
[0117]
本实施例与实施例2的区别在于：将步骤(1)中“含磷添加剂为五氧化二磷”改为：
[0118]“含磷添加剂为五氧化二磷和磷酸二氢铵的混合物，其中五氧化二磷的质量占比为20％”，其他步骤与实施例2相同。
[0119]
对本实施例制得的材料的残留锂含量、ph值、比表面积进行测试，残留锂含量通过酸碱滴定测试，ph值通过ph计测试，比表面积通过比表面积仪进行测试，测试结果如表1所示。
[0120]
实施例21：
[0121]
本实施例与实施例2的区别在于：将步骤(1)中“含磷添加剂为五氧化二磷”改为：
[0122]“含磷添加剂为磷酸钛、磷酸铝和磷钨酸的混合物，其中磷酸钛、磷酸铝和磷钨酸的质量比分别为20％、20％、60％”，其他步骤与实施例2相同。
[0123]
对本实施例制得的材料的残留锂含量、ph值、比表面积进行测试，残留锂含量通过酸碱滴定测试，ph值通过ph计测试，比表面积通过比表面积仪进行测试，测试结果如表1所示。
[0124]
实施例22：
[0125]
本实施例与实施例2的区别在于：将步骤(1)中“金属氧化物添加剂为氧化锆和氧化钛的混合物，其中氧化锆与氧化钛的质量比为1:2，金属氧化物添加剂的添加量占高镍三元正极材料前驱体质量的0.3％；”改为：
[0126]“金属氧化物添加剂为氧化钨，其中氧化钨的添加量为占高镍三元正极材料前驱体质量的0.1％”，其他步骤与实施例2相同。
[0127]
对本实施例制得的材料的残留锂含量、ph值、比表面积进行测试，残留锂含量通过酸碱滴定测试，ph值通过ph计测试，比表面积通过比表面积仪进行测试，测试结果如表1所示。
[0128]
实施例23：
[0129]
本实施例与实施例2的区别在于：将步骤(1)中“金属氧化物添加剂为氧化锆和氧化钛的混合物，其中氧化锆与氧化钛的质量比为1:2，金属氧化物添加剂的添加量占高镍三元正极材料前驱体质量的0.3％；”改为：
[0130]“金属氧化物添加剂为氧化钨、氧化钛和氧化锶的混合物，其中氧化钨、氧化钛、氧化锶的质量比为0.1％、0.1％、0.1％，金属氧化物添加剂的添加量为占高镍三元正极材料前驱体质量的0.5％”，其他步骤与实施例2相同。
[0131]
对本实施例制得的材料的残留锂含量、ph值、比表面积进行测试，残留锂含量通过酸碱滴定测试，ph值通过ph计测试，比表面积通过比表面积仪进行测试，测试结果如表1所示。
[0132]
实施例24：
[0133]
本实施例与实施例2的区别在于：将步骤(2)中“以1.5℃/min升温至700℃，升温过程装置内部压力为-7pa；温度达到700℃后保温6h，保温过程装置内部压力为50pa；然后以1.0℃/min升温至790℃，升温过程装置内部压力为-5pa；温度达到790℃后保温6h，保温过程装置内部压力为10pa；”改为：
[0134]“以1℃/min升温至650℃，升温过程装置内部压力为-5pa；温度达到650℃后保温10h，保温过程装置内部压力为80pa；然后以0.5℃/min升温至750℃，升温过程装置内部压力为-8pa；温度达到750℃后保温10h，保温过程装置内部压力为5pa”，其他步骤与实施例2相同。
[0135]
对本实施例制得的材料的残留锂含量、ph值、比表面积进行测试，残留锂含量通过
酸碱滴定测试，ph值通过ph计测试，比表面积通过比表面积仪进行测试，测试结果如表1所示。
[0136]
实施例25：
[0137]
本实施例与实施例2的区别在于：将步骤(2)中“以1.5℃/min升温至700℃，升温过程装置内部压力为-7pa；温度达到700℃后保温6h，保温过程装置内部压力为50pa；然后以1.0℃/min升温至790℃，升温过程装置内部压力为-5pa；温度达到790℃后保温6h，保温过程装置内部压力为10pa；”改为：
[0138]“以3℃/min升温至780℃，升温过程装置内部压力为-10pa；温度达到780℃后保温4h，保温过程装置内部压力为200pa；然后以2℃/min升温至850℃，升温过程装置内部压力为-10pa；温度达到850℃后保温4h，保温过程装置内部压力为50pa”，其他步骤与实施例2相同。
[0139]
对本实施例制得的材料的残留锂含量、ph值、比表面积进行测试，残留锂含量通过酸碱滴定测试，ph值通过ph计测试，比表面积通过比表面积仪进行测试，测试结果如表1所示。
[0140]
表一如下所示：
[0141][0142]
[0143]
表1
[0144]
由表1数据可以看出：
[0145]
对比方案1/2/3可以看出，前驱体粒径不同时，经相同技术方案处理后，粒度越大，材料比表面积越低，残锂越高，可能是由于粒径过大时，锂离子迁入结构内部难度较大，造成表面残留相对较高，ph值无明显变化，可能是材料表面残留磷酸锂较多所致；
[0146]
对比方案2/4/5可以看出，锂配比不同时，随着配比系数提高，残锂成上升趋势，但ph值和比表面积无明显变化；
[0147]
对比方案2/6/7可以看出，低温烧结温度不同时，随着烧结温度的提高，残锂和ph值呈先下降后上升趋势，可能主要是二价镍在该温度下最容易氧化为三价镍，更有利于锂离子迁入到结构内部；
[0148]
对比方案2/8/9可以看出，镍含量不同时，残锂和ph值随镍含量升高后下呈上升趋势，可能主要是壳体较薄，镍含量较高，二价镍在易氧化为三价镍难度较大，不有利于锂离子迁入到结构内部；
[0149]
对比方案2/10/11可以看出，配比过程中提高氢氧化锂使用量对残锂和ph值无明显影响；
[0150]
对比方案2/12/13可以看出，低温烧结时，随压力的提供，残碱呈下降趋势，可能是由于提高压力有有利于二价镍氧化为三价镍，更有利于锂离子迁入到结构内部。
[0151]
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
[0152]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：

1.一种锂离子电池高镍正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将高镍三元正极材料前驱体、锂盐、含磷添加剂以及金属氧化物添加剂混合；所述锂盐中锂元素与高镍三元正极材料前驱体中镍钴锰元素的摩尔比为1.00～1.10；所述含磷添加剂的添加量占高镍三元正极材料前驱体质量的0.1～1.5wt％；所述金属氧化物添加剂的添加量占高镍三元正极材料前驱体质量的0.1～0.5wt％；(2)将步骤(1)混合后的物料装入匣钵，再放入高温高压装置中进行烧结，烧结后自然冷却；(3)将步骤(2)冷却后的物料进行研磨过筛，即得到锂离子电池高镍正极材料。2.根据权利要求1所述的锂离子电池高镍正极材料的制备方法，其特征在于，所述的高镍三元正极材料前驱体的化学式为ni
x
co
y
mn
z
al
1-x-y-z
(oh)2，其中0.8≤x≤0.9，0.05≤y≤0.15，0.01≤z≤0.10，0.95≤x+y+z≤0.99。3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池高镍正极材料的制备方法，其特征在于，所述高镍三元正极材料前驱体的粒度d50为6-15um。4.根据权利要求3所述的锂离子电池高镍正极材料的制备方法，其特征在于，所述锂盐为氢氧化锂、草酸锂、磷酸二氢锂、磷酸锂中的一种或两种的组合；所述含磷添加剂为磷酸二氢铵、五氧化二磷、磷酸钛、磷酸铝、磷钨酸中的一种或多种的组合。5.根据权利要求4所述的锂离子电池高镍正极材料的制备方法，其特征在于，所述金属氧化物添加剂为金属离子半径介于60-80pm的金属氧化物添加剂。6.根据权利要求1所述的锂离子电池高镍正极材料的制备方法，其特征在于，所述金属氧化物添加剂为氧化锆、氧化钨、氧化钛、氧化锶中的一种或多种的组合。7.根据权利要求1所述的锂离子电池高镍正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中烧结为梯度烧结，先低温烧结，后高温烧结。8.根据权利要求7所述的锂离子电池高镍正极材料的制备方法，其特征在于，所述低温烧结具体为：在保持-10至-5pa的压力下以1～3℃/min的升温速率升温至650～780℃，保温4～10h，保温过程压力为50～200pa。9.根据权利要求7所述的锂离子电池高镍正极材料的制备方法，其特征在于，所述高温烧结具体为：在保持-10至-5pa的压力下以0.5～2℃/min的升温速率升温至750～850℃，保温4～10h，保温过程压力为5～50pa。10.采用如权利要求1-9任一项所述的制备方法制备的锂离子电池高镍正极材料。

技术总结

本发明公开了一种锂离子电池高镍正极材料的制备方法及用其制备的锂离子电池高镍正极材料，具体涉及锂离子电池正极材料技术领域。该制备方法包括以下步骤：(1)将高镍三元正极材料前驱体、锂盐、含磷添加剂以及金属氧化物添加剂混合；(2)混合后的物料装入匣钵，再放入高温高压装置中进行烧结，烧结后自然冷却；(3)冷却后的物料进行研磨过筛，即得。有益效果：本发明将高镍三元正极材料前驱体、锂盐、含磷添加剂以及金属氧化物添加剂按照特殊比例进行混合，先在低温烧结再高温烧结，从而得到低残锂、低pH值、低比表面积的高镍正极材料，工艺流程大幅简化，降低了制造成本。降低了制造成本。降低了制造成本。