【技术实现步骤摘要】
本申请涉及二次电池，尤其涉及一种正极材料及其制备方法、二次电池、用电设备。
技术介绍
1、以汽油和柴油为燃料的汽车会产生大量的一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物以及硫氧化合物排放物，这些排放物导致了一系列严重的环境问题和气候问题。为了降低燃油车造成的环境恶化，电动汽车逐步取代燃油车。二次电池，例如锂离子电池，作为成熟的储能装置，在电动汽车上得到广泛应用。锂离子电池的性能对电动汽车的未来发展至关重要。在锂离子电池中，正极材料做为锂离子电池中的能量来源，对电池的性能产生重要影响。目前三元材料因其高的能量密度备受青睐，但因三元材料中稀有金属价格的原因，导致三元材料的价格劣势日益凸显。因此为了降低成本，低估材料或者无钴材料成为较优选择。但低估材料虽然可以在一定程度上降低成本，但也带来了一定程度的性能恶化，例如电池动力学性能变差、容量降低、高温性能恶化等问题。
技术实现思路
1、为此，本申请的实施例提供了一种正极材料及其制备方法、二次电池、用电设备，采用该正极材料制备的二次电池具有较高的功率性能、能量密度以及优异的高温循环性能。
2、第一方面，本申请提供一种正极材料，所述正极材料包括本体颗粒以及设置在所述本体颗粒表面的第一包覆层，所述第一包覆层上形成有凸起物；
3、所述本体颗粒包括锂镍钴锰氧化物，所述凸起物中的钴含量b1高于所述第一包覆层中的钴含量b2；
4、所述正极材料满足：0.15≤u≤30，其中，u＝(π×dv502×c×bet×d1)/12
5、在本申请一较佳的示例中可以进一步设置为，所述凸起物中的钴含量b1与所述第一包覆层中的钴含量b2的摩尔之比b1/b2满足：1.0＜b1/b2≤3.0。
6、在本申请一较佳的示例中可以进一步设置为，所述凸起物中的钴含量b1与所述第一包覆层的钴含量b2的摩尔之比b1/b2满足：1.1≤b1/b2≤2.5。
7、在本申请一较佳的示例中可以进一步设置为，所述正极材料满足如下条件中的至少一种：
8、所述正极材料的dv50满足：3μm≤dv50≤6μm；
9、所述正极材料在226mpa压强下的压实密度c满足：3.1g/cm3≤c≤3.6g/cm3；
10、所述正极材料的比表面积bet满足：0.2m2/g≤bet≤1.2m2/g
11、所述凸起物的垂直长度d1满足：0.01μm≤d1≤0.8μm。
12、在本申请一较佳的示例中可以进一步设置为，所述锂镍钴锰氧化物的化学通式包括：lixniacobmncmidofhg，其中，0.8<x<1.2，0.55≤a≤0.75，0.05≤b≤0.25，0.09≤c≤0.4，a+b+c+d＝1，0≤d<0.3，1≤f≤2，0≤g≤1，f+g≤2；
13、其中，mi元素包括al，zr，sr，ti，nb，si，mg，ce，mo，sn，al及w元素中的至少一种；
14、h元素包括p、s、n、f、cl、br及i中的至少一种。
15、在本申请一较佳的示例中可以进一步设置为，所述第一包覆层包含mii元素，所述mii元素包含al，zr，sr，b，mg，ca，ti，ce及y元素中的至少一种。
16、在本申请一较佳的示例中可以进一步设置为，所述第一包覆层的表面设置有第二包覆层，所述第二包覆层包含al，zr，sr，b，mg，ca，ti，ce及y元素中的至少一种。
17、在本申请一较佳的示例中可以进一步设置为，所述第二包覆层的厚度范围为5nm～25nm。
18、第二方面，本申请提供一种正极材料的制备方法，用于制备如第一方面所述的正极材料。该方法包括：将三元材料前驱体、锂源、含mi元素的第一添加剂和含h元素的第二添加剂置为混料设备中进行充分混合；
19、将混合后的材料转移至氧化气氛炉中进行烧结，得到一次烧结产物；
20、将一次烧结产物进行气流破碎，得到破碎后的一次烧结产物；
21、将破碎后的一次烧结产物、氢氧化钴和/或羟基氧化钴、含mii元素的第三添加剂按照一定比例加入到混料设备中进行充分混合；
22、将混合后的材料转移至煅烧设备中进行二次烧结，得到二次烧结产物；
23、将第二烧结产物进行二次气流破碎，得到破碎后的二次烧结产物；
24、将破碎后的二次烧结产物与含mii元素的第三添加剂按照一定比例加入到混料设备中进行充分混合，并转移至煅烧设备中进行三次烧结，得到正极材料。
25、在本申请一较佳的示例中可以进一步设置为，所述制备方法满足如下条件中的至少一种：
26、在一次烧结过程中，烧结温度为800～1000℃，烧结时间为8～24h，氧化气氛中氧气的浓度为20％～100％；
27、在二次烧结过程中，烧结温度为700～900℃，烧结时间为8～22h；
28、在三次烧结过程中，烧结温度为400～550℃，烧结时间为6～20h。
29、在本申请一较佳的示例中可以进一步设置为，所述mi元素包含al，zr，sr，ti，nb，si，mg，ce，mo，sn，al及w元素中的至少一种
30、在本申请一较佳的示例中可以进一步设置为，所述mii元素包含al，zr，sr，b，mg，ca，ti，ce及y元素中的至少一种。
31、第三方面，本申请提供一种二次电池，包括正极极片，该正极极片包括如第一方面所述的正极材料或利用第二方面所述的制备方法制备的正极材料。
32、第四方面，本申请提供一种用电设备，包括如第三方面所述的二次电池。
33、综上所述，与现有技术相比，本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
34、该正极材料包括本体颗粒以及设置在本体颗粒表面的第一包覆层，第一包覆层上形成有凸起物；本体颗粒包括锂镍钴锰氧化物，凸起物中的钴含量b1高于所述第一包覆层中的钴含量b2；所述正极材料满足：0.15≤u≤30，其中，u＝(π×dv502×c×bet×d1)/12。正极材料的表面的包覆层上具有富钴的凸起物可以有效提升正极材料表面的动力学性能，有利于li离子的嵌入脱出，有效提升正极材料的动力学性能以及提升正极材料的克容量。同时正极材料表面包覆层上形成的凸起物可以降低正极材料表面的镍和锰的含量，有效减少在充放电过程中表面镍和锰的副反应，有利于提升材料的高温循环性能，降低充放电循环过程中dcr的增长。同时充放电过程中副反应的减少可以降低由该正极材料制备而成的二次电池在高温运行过程中的产气量，有效提高二次电池的安全性能。
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1.一种正极材料，其特征在于，所述正极材料包括本体颗粒以及设置在所述本体颗粒表面的第一包覆层，所述第一包覆层上形成有凸起物；
2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述凸起物中的钴含量b1与所述第一包覆层中的钴含量b2的摩尔之比b1/b2满足：1.0＜b1/b2≤3.0。
3.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述凸起物中的钴含量b1与所述第一包覆层的钴含量b2的摩尔之比b1/b2满足：1.1≤b1/b2≤2.5。
4.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述正极材料满足如下条件中的至少一种：
5.根据权利要求1～4任一项所述的正极材料，其特征在于，所述锂镍钴锰氧化物的化学通式包括：LixNiaCobMncMIdOfHg，其中，0.8<x<1.2，0.55≤a≤0.75，0.05≤b≤0.25，0.09≤c≤0.4，a+b+c+d＝1，0≤d<0.3，1≤f≤2，0≤g≤1，f+g≤2；
6.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述第一包覆层包含MII元素，所述MII元素包含
7.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述第一包覆层的表面设置有第二包覆层，所述第二包覆层包含Al，Zr，Sr，B，Mg，Ca，Ti，Ce及Y元素中的至少一种。
8.一种正极材料的制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1～7任一项所述的正极材料，所述方法包括：
9.根据权利要求8所述的正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法满足如下条件中的至少一种：
10.一种二次电池，其特征在于，所述二次电池包括正极极片，所述正极极片包括如权利要求1～7任一项所述的正极材料或如权利要求8～9所述的制备方法制备的正极材料。
11.一种用电设备，其特征在于，包括权利要求10所述的二次电池。
...【技术特征摘要】
1.一种正极材料，其特征在于，所述正极材料包括本体颗粒以及设置在所述本体颗粒表面的第一包覆层，所述第一包覆层上形成有凸起物；
2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述凸起物中的钴含量b1与所述第一包覆层中的钴含量b2的摩尔之比b1/b2满足：1.0＜b1/b2≤3.0。
3.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述凸起物中的钴含量b1与所述第一包覆层的钴含量b2的摩尔之比b1/b2满足：1.1≤b1/b2≤2.5。
4.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述正极材料满足如下条件中的至少一种：
5.根据权利要求1～4任一项所述的正极材料，其特征在于，所述锂镍钴锰氧化物的化学通式包括：lixniacobmncmidofhg，其中，0.8<x<1.2，0.55≤a≤0.75，0.05≤b≤0.25，0.09≤c≤0.4，a+b+c+d＝1，0≤d<0.3，1≤f≤...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨涛齐，
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：
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