【技术实现步骤摘要】
：本专利技术属于锂离子电池正极材料，具体地涉及到一种高容量型三元正极材料及其制备方法。
技术介绍
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技术介绍
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1、锂离子电池作为新能源家族的重要组成部分而被广泛应用于电子通讯领域和交通运输领域。在政府大力倡导低碳经济的大背景下，新能源汽车、电子消费类产品和储能产业保持快速发展的势头。对于正极材料而言，应用比较广泛的三元材料一直备受关注，鉴于市场对新能源汽车续航里程越来越高的要求，同时鉴于市场对电芯降本需求增加，因此对三元材料的克容量也提出越来越高的要求。然而，随着ni含量增加(尤其是ni含量≥80％的高镍三元)，材料li+/ni2+混排加剧，导致li+在三元正极材料结构内部扩散受阻，材料不可逆容量损失越来越严重，倍率性能下降。
2、当前提高三元正极材料容量的主要手段为主元素含量优化(提升活性ni、co含量，降低非活性mn含量)、掺杂及多步烧结包覆改性。如专利cn 115148987a公开了一种超高镍(ni含量x≥0.95)三元多晶正极材料的制备方法，通过采用多元素掺杂改性(三种或四种元素)、二烧包覆甘氨酸源等热处理改性来提高超高镍材料结构稳定性，减少可逆容量损失，最终扣电容量可达222.9mah/g@0.1c，但是上述方法掺杂包覆改性元素种类多、步骤繁杂，且主元含量为为高ni、高co低mn体系(ncm96/3/1)，原材料成本高，且最终成品容量仅为222.9mah/g，仍然无法满足市场终端超高容量需求。再如专利cn 115663134a公开了一种新型表面纳米包覆和梯度掺杂一体化修饰的超高镍三元正极材料
3、由上述分析可知，当前高镍产品一方面容量仍与市场需求存在差距，且通过提升ni、co含量来优化主元含量、多步烧结、多元素掺杂包覆改性均带来材料成本的增加，无法满足下游客户降本目的。因此，如何采用简单易实施的方法制备出一种超高容量、低成本的三元正极材料是十分必要的。
技术实现思路
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技术实现思路
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1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种高容量的三元正极材料及其制备方法和用途，用于解决现有技术中的问题。
2、一方面，本专利技术提供一种高容量的正极材料，所述正极材料具有通式：lia(nixcoymz)o2，其中0.9≤a≤1.1，0.5≤x<1，0<y≤0.5，0<z≤0.5，x+y+z＝1，m为mn、al、ti、zr、mg中的一种或多种，所述正极材料的(003)晶面的晶层层数h003满足以下条件：100≤h003≤250，其中h003＝d003/d003。
3、本专利技术中，所述正极材料(104)晶面的堆叠层数h104满足：245≤h104≤750，其中，h104＝d104/d104；
4、本专利技术中，d003和d104表示xrd图谱中所述正极材料(003)晶面和(104)晶面利用谢勒公式(scherrer公式)计算的晶粒尺寸，具体计算公式为：d＝kλ/(βcosθ)，其中k为scherrer常数，此处k＝0.89；λ为入射光x射线波长，为0.154056nm；β为由微晶尺寸引起的半峰宽，在计算的过程中，β值是根据xrd谱图中衍射峰的半峰宽即实测半峰宽b扣除仪器峰宽b(即：β＝b-b)得来的；θ为衍射角，在计算时以弧度(rad)计。
5、本专利技术中，d003和d104表示xrd图谱中所述正极材料(003)峰和(104)峰利用布拉格方程计算的晶层间距，晶层间距d计算公式为：2dsinθ＝nλ，其中λ为入射光x射线波长，为0.154056nm；n为反射级数，此处取1；θ为衍射角，在计算时以弧度(rad)计。
6、另一方面，本专利技术还提供了一种高容量正极材料的制备方法，包含以下步骤：
7、步骤1：配置金属盐溶液：将镍钴锰水溶性盐溶解于去离子水中，得到盐溶液；
8、步骤2：配制反应底液：将碱液、络合剂和纯水加入反应釜，搅拌，持续通入含o2/ar混合气，配置成反应底液；
9、步骤3：合成三元前驱体：用计量泵将盐溶液、碱液和络合剂加入反应釜中反应，反应过程分为两个阶段，第一阶段为蜂窝状球心核结构制备：控制合成过程中10≤ph≤11，通入体积占比为含0-15％o2的o2/ar混合气反应，形成蜂窝状前驱体球心结构，第二阶段为细丝形貌生长阶段，控制合成过程中9.0≤ph＜10值，通入体积占比为含10-20％o2的o2/ar混合气，控制前驱体以细丝形貌生长，前驱体生长至目标粒径(d50为2-18μm)后，离心、洗涤、干燥得到三元前驱体，且三元前驱体通过xrd数据利用谢勒公式和布拉格方程计算的(001)晶面的堆叠层数k001满足：10≤k001≤50，其中k001＝d001/d001；
10、步骤4：三元前驱体、锂盐、添加剂在高混机中进行固相混合均匀；
11、步骤5：将混合后的物料在通入空气或氧气的气氛炉中进行多阶段梯度温度烧结获得三元正极材料。
12、本专利技术中，步骤1中，所述镍钴锰水溶性盐为混合溶液，选自镍钴锰的硝酸盐、盐酸盐或硫酸盐中的一种，优选硫酸盐，所述盐溶液的浓度为1-5mol/l。
13、本专利技术中，步骤2中，所述碱液为naoh或koh中的任一种，优选为naoh；所述络合剂为氨水、尿素、乙酸铵、硫酸铵、碳酸铵、氯化铵、硝酸铵中的至少任一种，优选为氨水；所述碱液氢氧化钠浓度为10-35％，所述氨水浓度为1-5mol/l。
14、本专利技术中，步骤2中，所述搅拌的时间为1～3h；所述o2/ar混合气中o2体积比为10％；所述通入含o2/ar混合气的时间为4～10小时。
15、本专利技术中，步骤3中，所述第一阶段通入o2/ar混合气中o2体积含量为0-20％，优选为5-15％；所述反应温度为40～70℃，优选为50～60℃；所述络合剂浓度优选为：0.05mol/l≤络合剂浓度≤0.15mol/l。
16、本专利技术中，步骤3中，所述第二阶段通入o2/ar混合气中o2体积含量为10-20％，优选为12-18％；所述反应温度为40～70℃，优选为50～60℃；所述络合剂浓度优选为：0.15mol/l＜络合剂浓度≤0.3mol/l。
17、本专利技术中，步骤3所述d001表示xrd图谱中三元前驱体(001)晶面利用谢勒公式计算的晶粒尺寸，晶粒尺寸d具体计算公式为：d＝kλ/(βcosθ)，其中k为scherrer常数，此处k＝0.89；λ为入射光x射线波长，为0.154056nm；β为由微晶尺寸引起的半峰宽，在计算的过程中，β值是根据xrd谱图中衍射峰的半峰宽即本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高容量的正极材料，所述正极材料具有通式：Lia(NixCoyMz)O2，其中0.9≤a≤1.1，0.5≤x<1，0<y≤0.5，0<z≤0.5，x+y+z＝1，M为Mn、Al、Ti、Zr、Mg中的一种或多种，所述正极材料的(003)晶面的晶层层数h003满足以下条件：100≤h003≤250，其中h003＝D003/d003。
2.如权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述正极材料(104)晶面的堆叠层数h104满足：245≤h104≤750，其中，h104＝D104/d104。
3.如权利要求1或2所述的高容量正极材料的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述镍钴锰水溶性盐为混合溶液，选自镍钴锰的硝酸盐、盐酸盐或硫酸盐中的一种，优选硫酸盐。
5.如权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，步骤2中，所述碱液为NaOH或KOH中的任一种，优选为NaOH；所述络合剂为氨水、尿素、乙酸铵、硫酸铵、碳酸铵、氯化铵、硝酸铵中的至少任一种，优选为氨水。
...【技术特征摘要】
1.一种高容量的正极材料，所述正极材料具有通式：lia(nixcoymz)o2，其中0.9≤a≤1.1，0.5≤x<1，0<y≤0.5，0<z≤0.5，x+y+z＝1，m为mn、al、ti、zr、mg中的一种或多种，所述正极材料的(003)晶面的晶层层数h003满足以下条件：100≤h003≤250，其中h003＝d003/d003。
2.如权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述正极材料(104)晶面的堆叠层数h104满足：245≤h104≤750，其中，h104＝d104/d104。
3.如权利要求1或2所述的高容量正极材料的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述镍钴锰水溶性盐为混合溶液，选自镍钴锰的硝酸盐、盐酸盐或硫酸盐中的一种，优选硫酸盐。
5.如权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，步骤2中，所述碱液为naoh或koh中的任一种，优选为naoh；所述络合剂为氨水、尿素、乙酸铵、硫酸铵、碳酸铵、氯化铵、硝酸铵中的至少任一种，优选为氨水。
6.如权利要求3-5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤2中，所述搅拌的时间为1～3h；所述o2/a...
【专利技术属性】
技术研发人员：王霞霞，安孝坤，刘逸群，王晓江，王丽萍，马晓晨，李心雨，
申请(专利权)人：万华化学烟台电池材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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