本申请涉及一种正极材料和包含所述正极材料的电化学装置，其中所述正极材料包括由一次颗粒聚集而成的二次颗粒，其中所述一次颗粒具有片状结构，所述片状结构具有面朝其厚度方向的第一表面，且所述第一表面上存在至少一个孔洞。本申请通过在电化学装置中的正极材料的结构上进行设计从而有效地增加所述正极材料的孔隙率，缩短所述电化学装置中的锂离子的扩散路径并且同时保证所述电化学装置具有适当的比表面积和结构稳定性，以提高所述电化学装置的充放电倍率和循环性。
【技术实现步骤摘要】
正极材料和包含所述正极材料的电化学装置
本申请涉及电化学装置
，且更具体来说涉及一种正极材料以及包括所述正极材料的电化学装置。
技术介绍
电化学装置(例如，锂离子电池)已伴随着科技的进步及环保要求的提高进入了我们日常的生活。随着锂离子电池的大量普及，目前大多数的移动装置均经由锂离子电池供电，例如移动电话和笔记本电脑。此外，锂离子电池经积极地发展以作为储能装置而替代石化燃料使用于电动车及混合动力车等。在不同种类的电化学装置之中，锂离子电池因具有高操作电压且在每单位重量下具有高能量密度而被更加广泛的使用。其中，正极材料是锂离子电池中最关键的组成之一。目前，超高倍率、长循环的正极材料的开发是锂离子电池领域的研发重点。有鉴于此，但是为了满足快速充放电的需求，还需要对正极材料的结构作进一步的改进。
技术实现思路
本申请提供一种正极材料以及该正极材料的制备方法以试图在至少某种程度上解决至少一种存在于相关领域中的问题。根据一些实施例，本申请提供一种正极材料，其包括由一次颗粒聚集而成的二次颗粒，其中所述一次颗粒具有片状结构，所述片状结构具有面朝其厚度方向的第一表面，且所述第一表面上存在至少一个孔洞。在一些实施例中，所述正极材料包含含锂过渡金属氧化物，其中所述含锂过渡金属氧化物的化学式为LixNibCocM1-a-b-c-y-zAlyMgzTiaO2，其中，0.95≤x≤1.05，0≤y≤1，0≤z≤0.01，0≤a≤0.015，0≤b≤1，0.1≤c≤1，0≤1-a-b-c-y-z≤1，且M为掺杂的过渡族金属元素，所述掺杂的过渡族金属元素为Sc,V,Cr,Mn,Fe,Cu,Zn,Y,Zr,Nb,Mo,Tc,Ru,Rh,Pd,Ag,Cd,La,Ce,Pr,Nd,Pm,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu中的一种或多种。在一些实施例中，所述孔洞沿所述片状结构的厚度方向贯穿所述片状结构。在一些实施例中，所述孔洞的数量为约1个到约10个。在一些实施例中，所述二次颗粒为球状结构，且所述球状结构的内部存在空隙和孔道。在一些实施例中，所述一次颗粒的平均厚度T为约50nm到约1000nm，其平均长度L为约60nm到约3000nm。在一些实施例中，所述一次颗粒的平均长度L与平均厚度T之间的比值L/T为约2到约10。在一些实施例中，所述孔洞的平均总面积与所述第一表面的平均面积的面积比值为0.01到0.4。在一些实施例中，所述孔洞的平均直径为约5nm到约100nm。在一些实施例中，所述二次颗粒的粒径的D50值为约3μm到约20μm。在一些实施例中，所述二次颗粒的比表面积为约3m2/g到约12m2/g，且所述二次颗粒的平均孔径为约2nm到约15nm。在一些实施例中，所述正极材料为层状结构。本申请的另一实施例提供了一种正极极片，所述正极极片的正极集电体的表面形成有正极活性物质层，所述正极活性物质层包含上述实施例中的正极材料的其中之一。本申请的另一实施例提供了一种包含上述正极极片的电化学装置。在一些实施例中，所述电化学装置为锂离子电池。本申请的另一实施例提供了一种制备正极材料的方法，其包括以下步骤：将过渡金属盐溶液与氨水加入反应器中进行沉淀反应以生成片状颗粒；提高所述反应器内的温度以使所述片状颗粒内的氨气与水蒸气逸出，随后进行固液分离以生成前驱体颗粒；将所述前驱体颗粒与锂盐进行混合，随后进行高温煅烧以形成正极材料。在一些实施例中，将所述前驱体颗粒与锂盐进行混合包含：将所述前驱体颗粒与锂盐以及金属氧化物进行物理混合，其中所述金属氧化物包含氧化铝(Al2O3)和氧化镁(MgO)中的一种或多种，所述锂盐包含氢氧化锂(LiOH)、碳酸锂(Li2CO3)、乙酸锂(CH3COOLi)、硝酸锂(LiNO3)中的一种或多种。在一些实施例中，所述高温煅烧进一步包含：在约450℃到约600℃的温度下预烧约4到约8小时；随后在约700℃到约900℃的温度范围内煅烧约10小时到约24小时。在一些实施例中，所述制备正极材料的方法进一步包含：将所述正极材料与钛金属氧化物混合，随后在400℃到600℃的温度范围内煅烧约6到约12小时以形成表面掺杂钛的正极材料。在一些实施例中，所述氨水中的氮离子与所述过渡金属盐溶液中的过渡金属离子的摩尔比为约2:1到约7:1。在一些实施例中，提高所述反应器内的温度以使所述片状颗粒内的氨气与水蒸气逸出包括将所述反应器内的温度提高到约55℃至约98℃。在一些实施例中，所述沉淀反应的时间为约5小时到约25小时。在一些实施例中，使所述片状颗粒内的氨气与水蒸气逸出的时间为约10小时到约15小时。本申请实施例的额外层面及优点将部分地在后续说明中描述、显示、或是经由本申请实施例的实施而阐释。附图说明在下文中将简要地说明为了描述本申请实施例或现有技术所必要的附图以便于描述本申请的实施例。显而易见地，下文描述中的附图仅只是本申请中的部分实施例。对本领域技术人员而言，在不需要创造性劳动的前提下，依然可以根据这些附图中所例示的结构来获得其他实施例的附图。图1是根据本申请实施例的正极材料的一次颗粒的结构示意图。图2是根据本申请实施例的正极材料的二次颗粒的结构示意图。图3是根据现有技术的共沉淀法所制备的镍钴锰酸锂正极材料的二次颗粒的扫描式电子显微镜(SEM)图像。图4根据现有技术的固相法所制备的钴酸锂正极材料的扫描式电子显微镜(SEM)图像。图5是根据本申请实施例的制备方法所制备的镍钴锰酸锂正极材料的二次颗粒的扫描式电子显微镜(SEM)图像。具体实施方式本申请的实施例将会被详细的描示在下文中。在本申请说明书全文中，将相同或相似的组件以及具有相同或相似的功能的组件通过类似附图标记来表示。在此所描述的有关附图的实施例为说明性质的、图解性质的且用于提供对本申请的基本理解。本申请的实施例不应该被解释为对本专利技术的限制。在本说明书中，除非经特别指定或限定之外，相对性的用词例如：“中央的”、“纵向的”、“侧向的”、“前方的”、“后方的”、“右方的”、“左方的”、“内部的”、“外部的”、“较低的”、“较高的”、“水平的”、“垂直的”、“高于”、“低于”、“上方的”、“下方的”、“顶部的”、“底部的”以及其衍生性的用词(例如“水平地”、“向下地”、“向上地”等等)应该解释成引用在讨论中所描述或在附图中所描示的方向。这些相对性的用词仅用于描述上的方便，且并不要求将本申请以特定的方向建构或操作。如本文中所使用，术语“大致”、“大体上”、“实质”及“约”用以描述及说明小的变化。当与事件或情形结合使用时，所述术语可指代其中事件或情形精确发生的例子以及其中事件或情形极近似地发生的例子。举例来说，当结合数值使用时，术语可指代小于或等于所述数值的±10％的变化范围，例如小于或等于±5％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％、或小于或等于±0.05％。举例来说，如果两个数值之间的差值小于或等于所述值的平均值的±10％(例如小于或等于±5％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％、或小于或等于±0.05％)，那么可本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种正极材料，其包括由一次颗粒聚集而成的二次颗粒，其中所述一次颗粒具有片状结构，所述片状结构具有面朝其厚度方向的第一表面，且所述第一表面上存在至少一个孔洞。
【技术特征摘要】
1.一种正极材料，其包括由一次颗粒聚集而成的二次颗粒，其中所述一次颗粒具有片状结构，所述片状结构具有面朝其厚度方向的第一表面，且所述第一表面上存在至少一个孔洞。2.根据权利要求1所述的正极材料，其中所述孔洞沿所述片状结构的厚度方向贯穿所述片状结构。3.根据权利要求1所述的正极材料，其中所述孔洞的数量为至少1个-10个。4.根据权利要求1所述的正极材料，其中所述二次颗粒为球状结构，且所述球状结构的内部存在空隙和孔道。5.根据权利要求1所述的正极材料，其中所述一次颗粒的平均厚度T为50nm-1000nm，其平均长度L为60nm-3000nm。6.根据权利要求5所述的正极材料，其中所述一次片状颗粒的平均长度L与平均厚度T之间的比值L/T为2-10。7.根据权利要求1所述的正极材料，其中所述孔洞的平均总面积与所述第一表面的平均面积的面积比值为0.01-0.4。8.根据权利要求1所述的正极材料，其中所述孔洞的平均直径为5nm-100nm。9.根据权利要求1所述的正极材料，其中所述二次颗粒的粒径的D50值为3μm-20μm。10.根据权利要求1所述的正极材料，其中所述二次颗粒的比表面积为3m2/g-12m2/g，且所述二次颗粒的平均孔径为2nm-15nm。11.根据权利要求1所述的正极材料，其中所述正极材料为层状结构。12.根据权利要求11所述的正极材料，其中所述正极材料包含锂过渡金属氧化物，其中：所述含锂过渡金属氧化物的化学式为LixNibCocM1-a-b-c-y-zAlyMgzTiaO2，其中，0.95≤x≤1.05，0≤y≤1，0≤z≤0.01，0≤a≤0.015，0≤b≤1，0.1≤c≤1，0≤1-a-b-c-y-z≤1，M为掺杂的过渡族金属元素，所述掺杂的过渡族金属元素包括Sc,V,Cr,Mn,Fe,Cu,Zn,Y,Zr,Nb,Mo,Tc,Ru,Rh,Pd,Ag,Cd,La,Ce,Pr,Nd,Pm,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘文元，郎野，徐磊敏，彭刚，
申请(专利权)人：宁德新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35
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