一种正极材料、二次电池及用电设备制造技术

本申请公开了一种正极材料、二次电池及用电设备。本申请的正极材料包括三元正极材料以及分布于三元正极材料内部的导电网络：LiNi

【技术实现步骤摘要】
一种正极材料、二次电池及用电设备


[0001]本申请涉及电池
，具体涉及一种正极材料、二次电池及用电设备。

技术介绍

[0002]三元正极材料例如层状三元镍钴锰酸锂材料具有高的理论比容量、压实密度以及工作电压，广泛应用于锂离子电池。三元材料在使用过程中容易发生极化，导致其倍率性能变差，温升增加，长期以往会严重影响电池的使用寿命以及安全性能。

技术实现思路

[0003]本申请的目的在于提供一种正极材料、二次电池及用电设备。本申请通过在三元正极材料内部构建导电网络，可以解决上述技术问题。
[0004]本申请实施例提供一种正极材料，包括三元正极材料以及分布于所述三元正极材料内部的导电网络；
[0005]所述三元正极材料的化学式为：LiNi
x
Mn
y
Co1‑
x
‑
y
O2，其中，x的取值范围为0.6～0.8，y的取值范围为0.1～0.3；
[0006]所述导电网络包括碳化的海藻酸基以及金属阳离子。
[0007]在一些实施例中，所述导电网络与所述三元正极材料的质量比为1：80～1：100。
[0008]在一些实施例中，所述金属阳离子包括Ni、Mn以及Co。
[0009]在一些实施例中，制备所述三元正极材料的前驱体的孔隙率为0.1～0.15％。
[0010]在一些实施例中，所述海藻酸基的分子量为80～100KDa。
[0011]本申请的实施例提供了一种正极材料的制备方法，包括以下步骤：
[0012]制备三元正极材料前驱体，对所得三元正极材料前驱体进行刻蚀；
[0013]将刻蚀后的三元正极材料前驱体与海藻酸钠溶液混合，干燥，所得产物与锂源混合后煅烧，得到正极材料。
[0014]在一些实施例中，所述三元正极材料的前驱体通过以下方法制备：将含有镍源、钴源与锰源的金属盐在碱性条件下共沉淀，得到三元正极材料前驱体。
[0015]在一些实施例中，所述刻蚀的方法为：采用浓度为0.05～0.5mol/L的第一酸溶液进行刻蚀。
[0016]在一些实施例中，所述刻蚀的温度为30～50℃。
[0017]在一些实施例中，所述刻蚀的时间为30min～1h。
[0018]在一些实施例中，所述第一酸溶液选自盐酸、草酸、柠檬酸、苯磺酸中的一种或多种。
[0019]在一些实施例中，所述刻蚀过程中施加功率为500W～5000W的超声处理。
[0020]在一些实施例中，所述海藻酸钠溶液在第二酸溶液存在的条件下与金属阳离子螯合。
[0021]在一些实施例中，所述第二酸溶液的浓度为1～3mol/L。
[0022]在一些实施例中，所述第二酸溶液选自盐酸、草酸、柠檬酸、苯磺酸中的一种或多种。
[0023]在一些实施例中，所述煅烧的温度为600～800℃；所述煅烧的时间为5～8h。
[0024]相应的，本申请实施例还提供一种二次电池，包括上述的正极材料或上述的制备方法所制备的正极材料。
[0025]相应的，本申请实施例还提供了一种用电设备，包括上述的二次电池。
[0026]本申请的有益效果在于：与现有技术相比，本申请提供了一种正极材料、二次电池及用电设备。本申请的正极材料包括三元正极材料以及分布于三元正极材料内部的导电网络；三元正极材料的化学式为：LiNi
x
Mn
y
Co1‑
x
‑
y
O2，其中，x的取值范围为0.6～0.8，y的取值范围为0.1～0.3；导电网络包括碳化的海藻酸基以及金属阳离子。本申请通过在三元正极材料内部构建导电网络，在不影响电池整体能量密度的前提下，有效提高了三元材料的导电性能，降低极化对于材料的影响，提升倍率表现，缓解电池使用过程中温升过高的问题。
具体实施方式
[0027]下面将结合本申请的实施例，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”。用语第一、第二、第三等仅仅作为标示使用，并没有强加数字要求或建立顺序。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)。
[0028]为了提高三元材料的导电性能，抑制极化，提升倍率性能，降低温升，常见的材料改进为包覆或者掺杂改性。包覆虽然能一定程度上对极化起到改进作用，但包覆物难以做到均一性，因此会有游离的包覆物质，对于产品的性能会有影响；同时，包覆物质不发挥容量，降低了电池整体能量密度。掺杂改性常用的元素有Al、Ti、B、Cr等，掺杂的元素一定程度上可以拓宽锂离子迁移通道，提升倍率性能，但也会影响整体能量密度。为了解决上述的问题，本申请实施例提供了一种正极材料，包括三元正极材料以及分布于三元正极材料内部的导电网络；三元正极材料的化学式为：LiNi
x
Mn
y
Co1‑
x
‑
y
O2，其中，x的取值范围为0.6～0.8，y的取值范围为0.1～0.3；导电网络包括碳化的海藻酸基以及金属阳离子。本申请在不对电池整体能量密度有较大影响的前提下，通过在三元正极材料内部构建高效导电网络，有效提高三元材料的导电性能，降低极化对于材料的影响，提升倍率表现，缓解电池使用过程中温升过高的问题。
[0029]在一些实施例中，x的取值为0.6、0.7、0.8中的任意值或者任意两值组成的范围。
[0030]在一些实施例中，y的取值为0.1、0.2、0.3中的任意值或者任意两值组成的范围。
[0031]在一些实施例中，导电网络与三元正极材料的质量比为1：80～1：100。
[0032]在一些实施例中，导电网络与三元正极材料的质量比可以为：1:80、1:90、1:100中的任意值或者任意两值组成的范围值。
[0033]在一些实施例中，所述金属阳离子包括Ni、Mn以及Co。
[0034]在一些实施例中，制备三元正极材料的前驱体的孔隙率为0.1～0.15％。本申请通过构建具有孔隙率为0.1～0.15％的前驱体，为导电网络提供附着的空间的同时，使得海藻酸基形成互联的高分子链，包围三元正极材料的前驱体，在煅烧后形成分布均匀的导电网络。<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，包括三元正极材料以及分布于所述三元正极材料内部的导电网络；所述三元正极材料的化学式为：LiNi
x
Mn
y
Co1‑
x
‑
y
O2，其中，x的取值范围为0.6～0.8，y的取值范围为0.1～0.3；所述导电网络包括碳化的海藻酸基以及金属阳离子。2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述导电网络与所述三元正极材料的质量比为1:80～1：100；和/或，所述金属阳离子包括Ni、Mn以及Co。3.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，制备所述三元正极材料的前驱体的孔隙率为0.1～0.15％；和/或，所述海藻酸基的分子量为80～100KDa。4.一种如权利要求1所述的正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：制备三元正极材料前驱体，对所得三元正极材料前驱体进行刻蚀；将刻蚀后的三元正极材料前驱体与海藻酸钠溶液混合，干燥，所得产物与锂源混合后煅烧，得到正极材料。5.根据权利要求4所述的正极材料的制备方法，其特征在于，所述三元正极材料的前驱...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘健，
申请(专利权)人：蜂巢能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：