本发明公开了一种增进锂电池正极材料特性的方法。
背景技术：
锂电池因为优越的蓄电性能的应用广泛，近几年，随着电动车的快速发展，更是大幅提升对锂电池的需求。然而，车用锂电池的特性要求相当严苛，尤其需要锂电池拥有相当高的电容量。
锂电池的电容量主要由正极材料所主导，要提升锂电池的电容量，即需要使用更高电容量的正极材料。当今，广泛使用在车用锂电池上的正极材料是ncm111，然而，该材料无法满足车用锂电池高电容量的需求，因此，为增加锂电池的容量，锂电池正极使用镍含量更高的ncm622或ncm811材料。
但是，当锂电池的正极镍含量增高时，正极材料会变得非常不稳定，锂电池容易发生释气、金属离子溶出、形成大量绝缘膜于负极表面等情况，影响电池工作效率，为保证锂电池的正常工作运行，必须彻底解决这些问题，才能让高镍含量、高电容量的正极材料，能被实际应用在锂电池上。
因此稳定的高镍含量的锂电池正极材料，成为许多学者、厂商研究的重点。
且进研究发现，以ncm622或ncm811作为正极材料的锂电池，会发生释气、金属离子溶出、形成大量绝缘膜等现象，这主要是因为正极材料中存在锰空缺，即原本该有锰佔据的位置，空了出来。因为锰具有很高蒸气压与很小的电负度，因此含锰材料在合成过程中，很容易流失锰，这是经常发生的现象。锰空缺的存在，将大幅提升金属离子扩散、溶出的机率，并丧失结构稳定性。这也就是ncm622或ncm811这类正极材料失效的根本原因。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种增进锂电池正极材料特性的方法。
本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：
一种增进锂电池正极材料特性的方法，包含以下步骤：
s1：将ncm正极材料、金属化合物分别放置于管型加热炉中；
s2：将管型加热炉的空气抽出至30mtorr之下，再通入高浓度氩气至压力恢复到常压；
s3：反复重复步骤s2数次，提升管型加热炉中的氩气浓度；
s4：将管型加热炉的空气抽出至30mtorr之下，然后持续通入氩气，并控制氩气流量达8sccm以上，管内压力达90mtorr；
s5：加热管型加热炉至100-200度使金属化合物气化；
s6：通过氩气将金属蒸汽送往ncm正极材料发生反应，填补ncm正极材料中的金属离子空缺；
s7：反应一段时间后进行降温，当温度低于25℃时，通入高纯度氩气，使加热管内压力回到常压，取出ncm正极材料。
优选的是，其特征在于，步骤s1所述金属化合物为al、cr、mn、ni、zr、等金属化合物。填补空缺的金属离子，选用上，主要有两个考量。第一、填补空缺的金属离子，要能有效提升结构的稳定性，这时候，可以选用al、cr等金属离子，该离子与氧原子有较强的键结力，在ncm结构中形成的(alo6)-9、(cro6)-9的八面体，也具有较佳的稳定性。第二、填补空缺的金属离子，希望能提升ncm正极材料的电容量，这时候，可以选用mn、ni等原子。
优选的是，其特征在于，所述金属化合物气化温度低于200度。
优选的是，其特征在于，步骤s1所述ncm正极材料为linixcoymnzo2正极材料或其它含锰的正极材料。
为提升锂电池高镍正极的稳定性，必须有效减少结构中的锰空缺，采用金属离子蒸气进行热处理，让金属离子可以扩散进入材料内部，填补材料空缺。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书中所特别指出的结构来实现和获得。
具体实施方式
以下将结合实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
一种增进锂电池正极材料特性的方法，包含以下步骤：
s1：将ncm正极材料、金属化合物分别放置于管型加热炉中；
s2：将管型加热炉的空气抽出至30mtorr之下，再通入高浓度氩气至压力恢复到常压；
s3：反复重复步骤s2数次，提升管型加热炉中的氩气浓度；
s4：将管型加热炉的空气抽出至30mtorr之下，然后持续通入氩气，并控制氩气流量达8sccm以上，管内压力达90mtorr；
s5：加热管型加热炉至100-200度使金属化合物气化；
s6：通过氩气将金属蒸汽送往ncm正极材料发生反应，填补ncm正极材料中的金属离子空缺；
s7：反应一段时间后进行降温，当温度低于25℃时，通入高纯度氩气，使加热管内压力回到常压，取出ncm正极材料。对最后成品，利用x光吸收光谱，来鉴定结构中的原子配位数，瞭解原子充填程度。
优选的是，其特征在于，步骤s1所述金属化合物为al、cr、mn、ni、zr、等金属化合物。填补空缺的金属离子，选用上，主要有两个考量。第一、填补空缺的金属离子，要能有效提升结构的稳定性，这时候，可以选用al、cr等金属离子，该离子与氧原子有较强的键结力，在ncm结构中形成的(alo6)-9、(cro6)-9的八面体，也具有较佳的稳定性。第二、填补空缺的金属离子，希望能提升ncm正极材料的电容量，这时候，可以选用mn、ni等原子。
优选的是，其特征在于，所述金属化合物气化温度低于200度。
优选的是，其特征在于，步骤s1所述ncm正极材料为linixcoymnzo2正极材料或其它含锰的正极材料。
为提升锂电池高镍正极的稳定性，必须有效减少结构中的锰空缺，采用金属离子蒸气进行热处理，让金属离子可以扩散进入材料内部，填补材料空缺。
本发明一种增进锂电池正极材料特性的方法，选用低气化温度的化合物作为前驱物，并在低于200度的温度之下，进行反应。可以有效解决已知的高镍含量含锰氧化物正极材料结构稳定性丧失，锂电池在充放电过程发生释气、金属离子溶出与绝缘膜增生等问题，以及电池失效。让高镍含量、高电容量的ncm正极材料可以实际应用在锂电池上。有效提升电池稳定性与电容量。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.一种增进锂电池正极材料特性的方法，其特征在于，包含以下步骤：
s1：将ncm正极材料、金属化合物分别放置于管型加热炉中；
s2：将管型加热炉的空气抽出至30mtorr之下，再通入高浓度氩气至压力恢复到常压；
s3：反复重复步骤s2数次，提升管型加热炉中的氩气浓度；
s4：将管型加热炉的空气抽出至30mtorr之下，然后持续通入氩气，并控制氩气流量达8sccm以上，管内压力达90mtorr；
s5：加热管型加热炉至100-200度使金属化合物气化；
s6：通过氩气将金属蒸汽送往ncm正极材料发生反应，填补ncm正极材料中的金属离子空缺；
s7：反应一段时间后进行降温，当温度低于25℃时，通入高纯度氩气，使加热管内压力回到常压，取出ncm正极材料。
2.根据权利要求1所述增进锂电池正极材料特性的方法，其特征在于，步骤s1所述金属化合物为al、cr、mn、ni、zr、等金属化合物。
3.根据权利要求1-2所述增进锂电池正极材料特性的方法，其特征在于，所述金属化合物气化温度低于200度。
4.根据权利要求1所述增进锂电池正极材料特性的方法，其特征在于，步骤s1所述ncm正极材料为linixcoymnzo2正极材料或其它含锰的正极材料。