王恩通,姜姗姗

(吕梁学院 化学化工系，山西 吕梁 033001)

0 引 言

与传统的LiCoO2材料、低镍三元材料相比，高镍层状LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(LNCM)材料因其比容量高、成本低、环保等优点，被认为是最有前途的锂电正极材料之一[1-6]。然而,随着镍含量的增加,在正极材料的制备过程中，表面残锂化合物大幅增加,这主要是因为:(1)高镍三元材料在制备过程中，要添加过量的锂源，以平衡高温煅烧过程中锂源的蒸发损失；(2)高温煅烧过程中，高镍材料由于Ni、Li阳离子混排，部分锂原子无法占据晶格结构中的理论位置，造成部分锂源无法反应，生成理论正比例的高镍层状LNCM材料[7-11]。当LNCM材料暴露在空气中，表面残留的锂化合物容易吸潮，导致正极材料在匀浆过程中，浆料凝胶化，电极制作困难。此外，剩余的锂化合物与电解液中的HF发生反应，造成电池胀气，从而恶化LNCM材料的电化学性能和安全性能。这些问题已成为高镍层状LNCM材料广泛应用的主要障碍[12-13]。

为了解决这些问题，有研究者提出采用水洗工艺减少LNCM材料表面残留的锂化合物[14-15]。通过水洗，可以完全去除表面残留的锂化合物，然而高镍LNCM三元材料也会与水发生反应，导致其结构损伤和容量损失。例如，D. Pritzl等[16]报道了水洗对NCM材料的影响。研究发现，尽管水洗可以有效去除表面有害的锂残留化合物，但LNCM材料在浸没于水中时，其晶体结构发生了相当大的化学脱硫和氧损失，导致其不可逆容量损失显著。因此，迫切需要细化研究高镍LNCM三元材料水洗工艺，尤其是水洗时间对高镍LNCM三元材料物理性能和电化学性能的影响，探索合适的水洗工艺，既能去除表面残锂化合物，又能保持高镍LNCM三元材料的电化学性能。……