制备正极活性材料的方法与流程

相关申请的交叉引用本申请要求于2021年3月25日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2021-0038784号的权益，通过引用将其公开内容以其完整的形式并入本文中。本发明涉及一种制备正极活性材料的方法。

背景技术：

1、镍系正极活性材料是通过将镍系正极活性材料前体与含锂原料混合，然后将混合物烧制来制备的，并且在所述方法中，未反应的含锂原料和诸如lioh、li2co3等的副产物有时残留在正极活性材料的表面上。特别是含有大量镍的镍系正极活性材料导致大量残留的锂。这些副产物可能与电解质反应，导致电池的长期性能劣化(例如长期寿命缩短、电阻升高等)和稳定性的问题(例如产生气体)。此外，在制备电极浆料的过程中可能引起凝胶化。

2、为了确保不会发生这种情况，制备正极活性材料的工序通常为如下方式：将正极活性材料前体和含锂原料混合并烧制以得到正极活性材料，然后使用水洗液(例如去离子水、蒸馏水等)通过洗涤正极活性材料的水洗工序来控制残留的锂。另一方面，存在在水洗工序中使用大量水洗液来有效控制残留的锂的方法，但使用大量的水洗液可能造成工序中的问题，并且正极活性材料的表面劣化可能导致电池性能的劣化。

3、在这方面，需要一种制备正极活性材料的方法，所述方法能够有效地控制残留的锂并防止正极活性材料的劣化。

技术实现思路

1、技术问题

2、本发明旨在解决上述问题，并且是提供一种制备正极活性材料的方法，所述方法能够使正极活性材料的表面劣化最小化并有效控制残留的锂，从而使电池性能的劣化最小化，所述表面劣化可能是在制备正极活性材料时在水洗工序中造成的。

3、技术方案

4、为了解决上述问题，本发明提供一种制备正极活性材料的方法。

5、(1)本发明提供一种制备正极活性材料的方法，所述方法包括如下步骤：

6、(a)准备锂过渡金属氧化物；

7、(b)将所述锂过渡金属氧化物与第一水洗液混合，以对所述锂过渡金属氧化物进行第一水洗，然后进行第一过滤；和

8、(c)使用能够对进行步骤(b)后的锂过渡金属氧化物同时进行水洗和过滤的过滤装置，利用第二水洗液同时进行第二水洗和第二过滤，

9、其中相对于100重量份的所述第一水洗液，所述第二水洗液的量为10重量份至50重量份。

10、(2)本发明提供上述(1)所述的方法，其中所述锂过渡金属氧化物在除锂之外的所有金属中含有70摩尔％以上的量的镍。

11、(3)本发明提供上述(1)或(2)所述的方法，其中所述锂过渡金属氧化物具有由下式1表示的组成。

12、[式1]

13、li1+anix1coy1m1z1m2w1o2

14、在上式1中，

15、0≤a≤0.3，0.7≤x1<1.0，0<y1≤0.3，0<z1≤0.3，0≤w1≤0.2并且x1+y1+z1+w1＝1，

16、m1为选自mn和al中的至少一种，并且

17、m2为选自zr、b、w、mo、cr、nb、mg、hf、ta、la、ti、sr、ba、ce、f、p、s和y中的至少一种。

18、(4)本发明提供上述(1)至(3)中任一项所述的方法，其中相对于100重量份的所述锂过渡金属氧化物，所述第一水洗液的量为50重量份至100重量份。

19、(5)本发明提供上述(1)至(4)中任一项所述的方法，其中相对于100重量份的所述锂过渡金属氧化物，所述第二水洗液的量为5重量份至50重量份。

20、(6)本发明提供上述(1)至(5)中任一项所述的方法，其中相对于100重量份的所述锂过渡金属氧化物，所述第一水洗液的量和所述第二水洗液的量的总和为55重量份至150重量份。

21、(7)本发明提供上述(1)至(6)中任一项所述的方法，其中所述第一水洗进行5至30分钟。

22、(8)本发明提供上述(1)至(7)中任一项所述的方法，其中所述第一水洗在5℃至30℃下进行。

23、(9)本发明提供上述(1)至(8)中任一项所述的方法，其中所述第二水洗进行5至30分钟。

24、(10)本发明提供上述(1)至(9)中任一项所述的方法，其中所述第二水洗在5℃至30℃下进行。

25、(11)本发明提供上述(1)至(10)中任一项所述的方法，其中所述方法还包括如下步骤：

26、(d)对进行步骤(c)后的锂过渡金属氧化物进行干燥，然后将干燥后的锂过渡金属氧化物与含有涂布元素的原料混合，并对混合物进行热处理以形成涂层。

27、有益效果

28、通过包括步骤(b)和(c)，本发明可以减少水洗液的用量，使在水洗工序中产生的正极活性材料的表面劣化最小化，并有效控制残留的锂。因此，使用通过根据本发明的方法制备的正极活性材料的电池可以具有优异的性能，尤其是电化学性能和热稳定性。

技术特征：

1.一种制备正极活性材料的方法，所述方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述锂过渡金属氧化物在除锂之外的所有金属中含有70摩尔％以上的量的镍。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述锂过渡金属氧化物具有由下式1表示的组成：

4.根据权利要求1所述的方法，其中相对于100重量份的所述锂过渡金属氧化物，所述第一水洗液的量为50重量份至100重量份。

5.根据权利要求1所述的方法，其中相对于100重量份的所述锂过渡金属氧化物，所述第二水洗液的量为5重量份至50重量份。

6.根据权利要求1所述的方法，其中相对于100重量份的所述锂过渡金属氧化物，所述第一水洗液的量和所述第二水洗液的量的总和为55重量份至150重量份。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一水洗进行5分钟至30分钟。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一水洗在5℃至30℃下进行。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二水洗进行5分钟至30分钟。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二水洗在5℃至30℃下进行。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括如下步骤：

技术总结
本发明是一种能够减少水洗液的用量、使在水洗工序中所产生的正极活性材料的表面劣化最小化并且有效控制残留的锂的发明，并且本发明涉及一种制备正极活性材料的方法，所述方法包括如下步骤：(A)准备锂过渡金属氧化物；(B)将所述锂过渡金属氧化物与第一水洗液混合，以对所述锂过渡金属氧化物进行第一水洗，然后进行第一过滤；和(C)使用能够对进行步骤(B)后的所述锂过渡金属氧化物同时进行水洗和过滤的过滤装置，利用第二水洗液同时进行第二水洗和第二过滤，其中相对于100重量份的所述第一水洗液，所述第二水洗液的量为10重量份至50重量份。

技术研发人员：睦德均,李赫,郭鲁优,孙旻希
受保护的技术使用者：株式会社LG化学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16