正极材料及其制备方法、二次电池及用电装置制造方法及图纸

本申请公开了一种正极材料及其制备方法、二次电池及用电装置。正极材料包括镍钴锰氧化物，且基于正极材料中镍钴锰的总摩尔含量，以镍钴锰的总摩尔含量为1计，镍的摩尔含量占0.5～0.7；正极材料表面的氢氧根与碳酸根的摩尔比为(1～2):1。本申请通过控制正极材料残碱组成，可以有效改善电池的胀气问题。可以有效改善电池的胀气问题。可以有效改善电池的胀气问题。

【技术实现步骤摘要】
正极材料及其制备方法、二次电池及用电装置


[0001]本申请涉及电化学
，具体涉及一种正极材料及其制备方法、二次电池及用电装置。

技术介绍

[0002]与常规多晶高镍三元相比，三元单晶正极材料具备机械强度高的特点，充放电过程中不会引起颗粒间的破碎，能够有效减少材料与电解液界面的副反应，不仅能够提升三元材料的高电压下的容量发挥，还可以有效改善材料的高温循环差、胀气、容量衰减快等方面的问题。但是现有制备方法获得的三元单晶正极材料具有碱性高、比表面积大、颗粒不规则的特点，在实际配料使用中材料不容易分散，涂布过程中浆料粘度变化快，导致面密度不稳定以及在后期电池制作中极片易吸水，对电池的容量、循环和存储性能带来不利的影响，且由于碱性较高，特别是材料表面碳酸根的含量过高，使得电池在循环过程中，生成过多的二氧化碳气体，引发电池胀气，对电池的安全性能带来不利影响。

技术实现思路

[0003]基于上述问题，本申请的目的在于提供一种正极材料及其制备方法、二次电池及用电装置。以通过控制正极材料残碱组成，可以有效改善电池的胀气问题，提高电池的安全性能。
[0004]据此，本申请实施例提供了一种正极材料，所述正极材料包括镍钴锰氧化物，且基于所述正极材料中镍钴锰的总摩尔含量，以镍钴锰的总摩尔含量为1计，所述镍的摩尔含量占0.5～0.7，所述正极材料表面的氢氧根与碳酸根的摩尔比为(1～2):1。
[0005]在一些实施例中，所述氢氧根的含量为400～1000ppm，所述碳酸根的含量为200～500ppm。r/>[0006]在一些实施例中，所述正极材料的pH为10.4～10.7。
[0007]在一些实施例中，所述正极材料包括Li
d
Ni
x
Co
y
Mn1‑
x
‑
y
M
z
O2；M元素包括硼、铝、钨、钛、锶、钇、钡、钼和铌中的一种或多种；
[0008]其中，x的取值为0.5～0.7，y的取值为0.1～0.3，m的取值为0.3～0.4，z的取值为0.1～0.2，d的取值为0.8～1.2。
[0009]在一些实施例中，所述正极材料的比表面积为0.46～0.66m2/g。
[0010]在一些实施例中，所述正极材料的克容量为178.2～195.5mAh/g。
[0011]在一些实施例中，所述正极材料的粒径Dv50为3～5μm。
[0012]相应的，本申请实施例提供了一种正极材料的制备方法，包括以下步骤：制备三元正极混合物，将得到的所述三元正极混合物进行一次烧结，烧结过程中得到的中间产物用酸式盐水洗；水洗后的产物二次烧结处理得到正极材料。
[0013]在一些实施例中，所述酸式盐包括硫酸氢铵、碳酸氢铵、柠檬酸氢二铵、磷酸一氢铵和磷酸二氢铵中的一种或多种。
[0014]相应的，本申请提供了一种二次电池，包括所述的正极材料或所述的制备方法制备的正极材料。
[0015]相应的，本申请实施例提供了一种用电装置，包括所述的二次电池。
[0016]本申请的有益效果在于：本申请提供了一种正极材料，该正极材料表面的氢氧根与碳酸根的摩尔比为(1～2):1。控制正极材料表面的氢氧根与碳酸根的摩尔比在该范围内，能够降低碳酸根在总残碱的占比，从而降低二氧化碳的生成量，进而可以降低电池产气量，提升电池的电化学性能以及安全性能。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为实施例1与对比例1
‑
2的循环曲线；
[0019]图2为实施例1～2与对比例1的电池膨胀率测试结果。
具体实施方式
[0020]下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。另外，在本申请的描述中，术语“包括”是指“包括但不限于”。本申请的各种实施例可以以一个范围的型式存在；应当理解，以一范围型式的描述仅仅是因为方便及简洁，不应理解为对本申请范围的硬性限制；因此，应当认为所述的范围描述已经具体公开所有可能的子范围以及该范围内的单一数值。例如，应当认为从1到6的范围描述已经具体公开子范围，例如从1到3，从1到4，从1到5，从2到4，从2到6，从3到6等，以及所数范围内的单一数字，例如1、2、3、4、5及6，此不管范围为何皆适用。另外，每当在本文中指出数值范围，是指包括所指范围内的任何引用的数字(分数或整数)。
[0021]为了解决正极材料表面残碱量对于材料储存性能影响较大的问题，本申请的实施例提供了一种正极材料，正极材料包括镍钴锰氧化物，且基于正极材料中镍钴锰的总摩尔含量，以镍钴锰的总摩尔含量为1计，镍的摩尔含量占0.5～0.7，正极材料表面的氢氧根与碳酸根的摩尔比为(1～2):1。
[0022]由于正极材料制备路线的限制，制备的正极材料表面无可避免的具有残碱，残碱中的阴离子主要包括氢氧根以及碳酸根，残碱含量与储存稳定性以及吸水性能相关，此外，残碱还与电池在高充电截止电压下的循环容量保持率相关。由于残碱中的碳酸根容易分解成二氧化碳，从而导致电池在循环过程中产气量增加，恶化电池循环性能，同时还可能会引起电池爆炸等安全性问题，因此，需要控制残碱中的碳酸根的比例。在本实施例中，正极材料表面的氢氧根与碳酸根的摩尔比控制在(1～2):1，如此可以降低正极材料材料表面总残碱量中的碳酸根的占比，抑制电池在循环过程中产气量，有效提升电池的循环性能和安全性能。在一些实施例中，正极材料包括单晶正极材料，单晶正极材料即为材料的晶体内部的
微粒在三维空间呈有规律地、周期性地排列，或者晶体的整体在三维方向上由同一空间格子构成，整个晶体中质点在空间的排列为长程有序。单晶材料具备机械强度高，在电池循环中不易引发颗粒间破碎，有利于提高电池的循环性能。
[0023]在一些实施例中，正极材料表面的氢氧根与碳酸根的摩尔比值为：1.1、1.2、1.5、1.8、1.9中的任意值或者任意两值组成的范围。
[0024]在一些实施例中，本申请正极材料表面的氢氧根的含量为400～1000ppm。在一些实施例中，本申请正极材料表面的碳酸根的含量为200～500ppm。将正极材料表面的氢氧根含量和碳酸根含量控制在上述范围，可以有效降低正极材料的pH值，避免过多的碱性物质影响浆料的质量，防止电池性能下降。
[0025]在一些实施例中，本申请正极材料表面的氢氧根的含量(ppm)为：400、500、650、700、850、950、1000中的任意值或者任意两值组成的范围本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正极材料，其特征在于，所述正极材料包括镍钴锰氧化物，且基于所述正极材料中镍钴锰的总摩尔含量，以镍钴锰的总摩尔含量为1计，所述镍的摩尔含量占0.5～0.7，所述正极材料表面的氢氧根与碳酸根的摩尔比为(1～2):1。2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述氢氧根的含量为400～1000ppm，所述碳酸根的含量为200～500ppm。3.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述正极材料的pH为10.4～10.7。4.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述正极材料包括Li
d
Ni
x
Co
y
Mn1‑
x
‑
y
M
z
O2；M包括硼、铝、钨、钛、锶、钇、钡、钼和铌中的一种或多种；其中，x的取值为0.5～0.7，y的取值为0.1～0.3，z的取值为0.1～0.2，d的取...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭可可，田爽，
申请(专利权)人：欣旺达电动汽车电池有限公司，
类型：发明
国别省市：