一种正极材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种正极材料及其制备方法和应用。本发明专利技术第一方面提供一种正极材料，所述正极材料的化学式为Li

【技术实现步骤摘要】
一种正极材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种正极材料及其制备方法和应用，涉及电池


技术介绍

[0002]随着新能源产业的快速发展，新能源储能电池在整个新能源产业中占据重要地位。三元正极材料由于具有高功率密度和能量密度、优异的循环性能等突出优点而备受关注，使其成为工业上应用最广泛的二次电池正极材料之一。
[0003]随着三元材料中镍含量的升高，正极材料的比容量也升高，但是，随着镍含量的增加，相变逐渐严重，颗粒内部应力也在增高，颗粒开裂的风险也越大，同时，镍含量越高的三元材料，越容易与空气中的CO2和H2O发生反应生成Li2CO3和LiOH，造成材料表面残余碱含量过高，影响电池的循环性能。目前，可通过水洗工序来控制三元材料表面的碱量，但是水洗强度一旦过强，在洗去材料表面残碱的同时，也会破坏材料的晶体结构，使材料内部的结构锂析出，导致电池在放电过程中出现容量偏低、产气性能恶化等现象。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种正极材料及其制备方法，该种正极材料有助于提高电池的容量和循环性能，避免出现产气性能恶化的问题。
[0005]本专利技术还提供一种包括上述正极材料的电池，具备较好的容量和循环性能。
[0006]本专利技术第一方面提供一种正极材料，所述正极材料的化学式为Li
x
Ni
y
Co
z
A1‑
y
‑
z
O2，0.9≤x≤1.1，0.6≤y≤1，0≤z≤0.4，A选自Mn、Al、W、B、F、P、Ti、V、Al、Ce、Zr、Mg、Y、Sr、Nb、Mo、Sb、Ta、Ge中的一种或多种；
[0007]所述正极材料表面的LiCO3含量为400～1200ppm，LiOH含量为3000～4500ppm；
[0008]所述正极材料的晶胞参数c为
[0009]包括所述正极材料的电池在20％SOC下，所述正极材料的锂离子扩散系数D＞2.5*10
‑
13
cm2/S。
[0010]如上述正极材料，所述正极材料的二次颗粒的裂纹长度不大于4μm；
[0011]在2K倍数下对所述正极材料进行EDS测试，根据EDS测试结果，在任意2μm*2μm范围内，掺杂元素A的质量均不大于总元素质量的30wt％。
[0012]如上述正极材料，所述正极材料包括基体颗粒以及包覆在所述基体颗粒表面的包覆层。
[0013]如上述正极材料，所述正极材料通过如下制备方法制备得到：
[0014]将氢氧化锂和第一添加剂混合得到第一混合物料；
[0015]将所述第一混合物料与前驱体混合得到第二混合物料；
[0016]对所述第二混合物料进行第一烧结处理，并对烧结产物依次进行退火处理、破碎处理、水洗处理和干燥处理，得到基体颗粒；
[0017]其中，所述第一烧结处理的温度为700～800℃，时间为8～16h，退火处理的温度为
500～800℃，时间为0.5～3.5h；
[0018]将所述基体颗粒与第二添加剂混合并进行第二烧结处理，得到所述正极材料。
[0019]本专利技术第二方面提供上述任一所述正极材料的制备方法，包括如下步骤：
[0020]将氢氧化锂和第一添加剂混合得到第一混合物料；
[0021]将所述第一混合物料与前驱体混合得到第二混合物料；
[0022]对所述第二混合物料进行第一烧结处理，并对烧结产物依次进行退火处理、破碎处理、水洗处理和干燥处理，得到基体颗粒；
[0023]其中，所述第一烧结处理的温度为700～800℃，时间为8～16h，退火处理的温度为500～800℃，时间为0.5～3.5h；
[0024]将所述基体颗粒与第二添加剂混合并进行第二烧结处理，得到所述正极材料。
[0025]如上述制备方法，所述氢氧化锂的D10为20～149μm，D50为150～500μm，D99为501～1000μm。
[0026]如上述制备方法，所述前驱体的化学式为Ni
a
Co
b
B1‑
a
‑
b
(OH)2，0.6≤a≤1，0≤b≤0.4，B选自Mn、Al中的一种或两种；
[0027]所述前驱体的松装密度为1.4～1.8g/cc，水分<2％，BET为4～12m2/g。
[0028]如上述制备方法，所述氢氧化锂和第一添加剂混合过程中的转速为600～1000rpm/min，时间为10～30min。
[0029]如上述制备方法，所述第一混合物料与前驱体混合过程中的转速为200～600rpm/min，时间为10～30min。
[0030]本专利技术第三方面提供一种电池，所述电池包括上述任一所述的正极材料。
[0031]本专利技术提供的正极材料有助于提高电池的容量和循环性能，并有效避免电池出现产气性能恶化的问题。
附图说明
[0032]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0033]图1为本专利技术实施例1提供的正极材料的SEM(倍数2K)图；
[0034]图2为本专利技术实施例2提供的正极材料的SEM(倍数2K)图；
[0035]图3为本专利技术对比例1提供的正极材料的SEM(倍数2K)图；
[0036]图4为本专利技术对比例2提供的正极材料的SEM(倍数2K)图；
[0037]图5为本专利技术对比例3提供的正极材料的SEM(倍数2K)图；
[0038]图6为本专利技术对比例4提供的正极材料的SEM(倍数2K)图；
[0039]图7为本专利技术对比例5提供的正极材料的SEM(倍数2K)图；
[0040]图8为本专利技术对比例6提供的正极材料的SEM(倍数2K)图；
[0041]图9为本专利技术对比例7提供的正极材料的SEM(倍数2K)图；
[0042]图10为本专利技术对比例8提供的正极材料的SEM(倍数2K)图；
[0043]图11为本专利技术实施例1提供的正极材料的EDS图；
[0044]图12为本专利技术对比例4提供的正极材料的EDS图。
具体实施方式
[0045]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术的实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0046]本专利技术第一方面提供一种正极材料，所述正极材料的化学式为Li
x
Ni
y
Co<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，所述正极材料的化学式为Li
x
Ni
y
Co
z
A1‑
y
‑
z
O2，0.9≤x≤1.1，0.6≤y≤1，0≤z≤0.4，A选自Mn、Al、W、B、F、P、Ti、V、Al、Ce、Zr、Mg、Y、Sr、Nb、Mo、Sb、Ta、Ge中的一种或多种；所述正极材料表面的LiCO3含量为400～1200ppm，LiOH含量为3000～4500ppm；所述正极材料的晶胞参数c为包括所述正极材料的电池在20％SOC下，所述正极材料的锂离子扩散系数D＞2.5*10
‑
13
cm2/S。2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述正极材料的二次颗粒的裂纹长度不大于4μm；在2K倍数下对所述正极材料进行EDS测试，根据EDS测试结果，在任意2μm*2μm范围内，掺杂元素A的质量均不大于总元素质量的30wt％。3.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述正极材料包括基体颗粒以及包覆在所述基体颗粒表面的包覆层。4.根据权利要求1～3任一项所述的正极材料，其特征在于，所述正极材料通过如下制备方法制备得到：将氢氧化锂和第一添加剂混合得到第一混合物料；将所述第一混合物料与前驱体混合得到第二混合物料；对所述第二混合物料进行第一烧结处理，并对烧结产物依次进行退火处理、破碎处理、水洗处理和干燥处理，得到基体颗粒；其中，所述第一烧结处理的温度为700～800℃，时间为8～16h，退火处理的温度为500～800℃，时间为0.5～3.5h；将...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙国征，于建，袁徐俊，王尊志，戚洪亮，孟祥鹤，罗帅，杨文涛，王裕生，
申请(专利权)人：宁波容百新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：