一种正极材料及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种正极材料及其应用，属于电化学技术领域。本发明专利技术的正极材料，包括基材，所述基材包括镍钴氧化物；所述正极材料的TG图谱满足：Ov≤1.0％，其中，Ov表示在TG图谱中，所述正极材料在恒温阶段的质量增量；所述TG图谱表示所述正极材料的质量随温度的变化曲线。本发明专利技术所述正极材料具有较低的氧缺陷程度以及良好的晶格氧稳定性，从而使得正极材料在应用过程中晶体结构完整且结构稳定性较好，在锂离子嵌入和脱出的过程中晶体不易发生坍塌。采用该正极材料的二次电池具有优异循环使用寿命，高温存储产气情况也得到了显著改善。高温存储产气情况也得到了显著改善。高温存储产气情况也得到了显著改善。

【技术实现步骤摘要】
一种正极材料及其应用


[0001]本专利技术涉及电化学
，具体涉及一种正极材料及其应用。

技术介绍

[0002]二次电池，例如锂离子电池，作为一种高效的能量转换与储存装置，已被广泛应用于各种便携式电子设备、新能源汽车和大型储能电站。正极材料作为二次电池的关键组成之一，其性能在很大程度上决定了二次电池的性能。目前，随着市场对高能量密度电池体系的要求越来越高，正极材料的比容量已经成为制约二次电池发展的主要限制因素之一，因此开发高比容量的二次电池正极材料，对发展和改进二次电池具有深远的意义。
[0003]三元正极材料LiNi
x
M
y
Co
z
O2有着出色的理论比容量。通过提高三元正极活性材料的镍含量可以提升电池的能量密度、倍率性能以及电导率。因此，高镍三元正极活性材料是目前动力电池的主要研究对象之一。
[0004]然而，镍含量的提高也导致了高镍三元正极
‑
电解液界面更易遭受电化学氧化，在电池内部释放氧气造成容量衰减，Li/Ni阳离子混排情况在正极材料界面处也更加明显，材料的氧缺陷有明显的增加，并且充电过程中随着脱锂量越高晶格氧越不稳定，进而使得采用高镍材料作为正极材料的电池容量衰减、循环性能恶化。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种正极材料、二次电池及用电设备，所述正极材料具有较低的氧缺陷程度以及良好的晶格氧稳定性，从而使得正极材料在应用过程中晶体结构完整且结构稳定性较好，在锂离子嵌入和脱出的过程中晶体不易发生坍塌，能够延长二次电池的循环使用寿命，抑制高温存储产气。
[0006]为实现上述目的，在本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种正极材料，包括基材，所述基材包括镍钴氧化物；
[0007]所述正极材料的TG图谱满足：
[0008]Ov≤1.0％，
[0009]其中，Ov表示在TG图谱中，所述正极材料在恒温阶段的质量增量；所述TG图谱表示所述正极材料的质量随温度的变化曲线。
[0010]作为本专利技术的优选实施方案，所述正极材料中Li2CO3的存储增量满足：
[0011]W≤5000ppm；
[0012]其中W表示所述正极材料中的Li2CO3在设定条件下存储前后的质量变化量；所述设定条件是指将所述正极材料从25
±
5℃加热至650
±
20℃，再冷却至25
±
5℃后，于25
±
5℃、湿度RH为10
±
3％下存储15天。
[0013]作为本专利技术的优选实施方案，所述正极材料包括单晶颗粒或类单晶颗粒，所述正极材料的Ov≤0.5％。
[0014]作为本专利技术的优选实施方案，所述正极材料满足：W≤3600ppm。
[0015]作为本专利技术的优选实施方案，所述正极材料的OD为0.8～1.8；其中，OD＝(I
003
/I
104
)
0.5
，OD表示正极材料的氧缺陷值，I
003
表示XRD图谱中所述正极材料(003)晶面的XRD衍射峰强度，I
104
表示XRD图谱中所述正极材料(104)晶面的XRD衍射峰强度。
[0016]作为本专利技术的优选实施方案，所述正极材料的Dv50为1～6μm，Dn10为0.4～5μm，比表面积为0.5～2.0m2/g。
[0017]作为本专利技术的优选实施方案，所述镍钴氧化物包括Li
x
Ni
y
Co
z
M
k
Me
p
O
r
A
m
，
[0018]其中0.95≤x≤1.05，0.5≤y≤1，0≤z≤1，0≤k≤1，0≤p≤0.1，1≤r≤2，0≤m≤2，m+r≤2，M包括Mn和/或Al，
[0019]Me包括Zr、Zn、Ce、B、Mg、Mo、V、Ti、Sr、Sb、Y、W、Nb、La、Ba中的至少一种，
[0020]A包括N、F、S、Cl中的至少一种。
[0021]作为本专利技术的优选实施方案，所述正极材料表面的残锂中，Li2CO3与LiOH的含量比为1：(1～3)。
[0022]作为本专利技术的优选实施方案，所述正极材料还包括包覆层，所述包覆层设置于所述基材表面，所述包覆层包括包覆元素，所述包覆元素包括Zr、P、Ce、B、Mg、Mo、V、Ti、Sr、Sb、Y、W、Nb、La、Ba、Co中的至少一种。
[0023]在本专利技术的第二方面，本专利技术了一种二次电池，包括正极，所述正极包括所述正极材料。
[0024]在本专利技术的第三方面，本专利技术了一种用电设备，包括所述二次电池，所述二次电池作为所述用电设备的供电电源。
[0025]本专利技术的有益效果在于：
[0026]本专利技术正极材料的TG图谱满足：Ov≤1.0％时，其中，Ov表示在TG图谱中，所述正极材料在恒温阶段的质量增量；所述TG图谱表示所述正极材料的质量随温度的变化曲线，则说明正极材料具有较低的氧缺陷程度以及良好的晶格氧稳定性，从而使得正极材料在应用过程中晶体结构完整且结构稳定性较好，在锂离子嵌入和脱出的过程中晶体不易发生坍塌。采用该正极材料的二次电池具有优异循环使用寿命，高温存储产气情况也得到了显著改善。
附图说明
[0027]图1为本专利技术实施例10制得的正极材料的TG图谱。
[0028]图2为本专利技术实施例12制得的正极材料的XRD图谱。
具体实施方式
[0029]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将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。
[0030]本专利技术中，以开放式描述的技术特征中，包括所列举特征组成的封闭式技术方案，也包括包含所列举特征的开放式技术方案。
[0031]本专利技术中，涉及到数值区间，如无特别说明，上述数值区间内视为连续，且包括该
范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。进一步地，当范围是指整数时，包括该范围的最小值与最大值之间的每一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特性时，可以合并该范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开之所有范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。
[0032]在本专利技术中，具体的分散、搅拌处理方式没有特别限制。
[0033]本专利技术所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
[0034]本专利技术实施例提供了一种正极材料，包括基材，所述基材包括镍钴氧化物；
[0035]所述正极材料的TG图谱满足：
[0036]Ov≤1.0％，
[0037]其中，Ov表示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正极材料，其特征在于，包括基材，所述基材包括镍钴氧化物；所述正极材料的TG图谱满足：Ov≤1.0％，其中，Ov表示在TG图谱中，所述正极材料在恒温阶段的质量增量；所述TG图谱表示所述正极材料的质量随温度的变化曲线。2.根据权利要求1所述正极材料，其特征在于，所述正极材料中Li2CO3的存储增量满足：W≤5000ppm；其中W表示所述正极材料中的Li2CO3在设定条件下存储前后的质量变化量；所述设定条件是指将所述正极材料从25
±
5℃加热至650
±
20℃，再冷却至25
±
5℃后，于25
±
5℃、湿度RH为10
±
3％下存储15天。3.根据权利要求1或2所述的正极材料，其特征在于，所述正极材料包括单晶颗粒或类单晶颗粒，所述正极材料的Ov≤0.5％。4.根据权利要求3所述正极材料，其特征在于，所述正极材料满足：W≤3600ppm。5.根据权利要求3所述正极材料，其特征在于，所述正极材料的Dv50为1～6μm，Dn10为0.4～5μm，比表面积为0.5～2.0m2/g。6.根据权利要求1所述正极材料，其特征在于，所述正极材料的OD为0.8～1.8；其中，OD＝(I
003
/I
104
)
0.5
，OD表示正极材料的氧缺陷值，I
003
表示XR...

【专利技术属性】
技术研发人员：何彩云，欧阳云鹏，
申请(专利权)人：欣旺达动力科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：