【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池，具体而言，涉及一种正极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、新能源行业的发展促进锂离子正极材料在各领域的大规模产业化。正极材料包括锂离子电池三元材料，镍锰二元正极，锰酸锂等已在电动汽车领域、电动工具、数码及航空领域得到有效的应用。在最为重要的电动汽车领域分支，正极材料的结构稳定性影响电池和材料性能的重要指标。而正极材料是决定对应电池体系性能的决定性因素，在现有的正极材料体系中，锂离子正极材料凭借其比能量密度高和循环性能好的优点而被广泛应用。众所周知，材料的结构稳定性与晶格氧的稳定性息息相关，特别是在大倍率、高低温等恶劣环境下，电池中正极材料的晶格氧会出现转移或析出，其主要原因可概括为如下：(1)材料浅表层结构的恶化和变异，满电状态下材料中高还原性的ni4+被还原为ni3+，由此导致o离子被还原为o原子从而形成o2而析出表面；(2)电池在循环过程中出现表面包覆层的不稳定导致界面受损，诱导表面形成盐岩相nio，进而诱导产生由于ni元素价态降低产生氧空位；(3)同时氧空位的形成会伴随着o2的产生，将导致电池在充放电过程中产生较大的安全隐患，将对电池的安全性能带来较大的挑战。
2、为了降低材料的氧空位缺陷，目前通常采用表面修复的方法进行优化，如采用惰性的纳米无机氧化物(如氧化铝、氧化镁、氧化钛和氧化锌等)对材料进行固相法包覆。然而，现有固相包覆技术和配方存在缺陷包括：(1)包覆层不均匀，出现岛状或点状包覆层的原因在于包覆剂与表面的兼容性较差；(2)常规的固相法工艺的纳米氧化物包覆层结构松散，在循环过程中
3、有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的一个目的在于提供一种正极材料，其具有优异的循环性能和结构稳定性。
2、本专利技术的另一个目的在于提供一种正极材料制备方法，该方法通过各个步骤的配合，可制备得到具有优异的综合电化学性能的正极材料。
3、本专利技术的另一个目的在于提供一种正极片。
4、本专利技术的另一个目的在于提供一种电池。
5、本专利技术的另一个目的在于提供一种用电设备。
6、为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
7、一种正极材料，包括基体以及包覆于所述基体表面的包覆层；
8、所述基体包括含ni元素的三元正极材料；
9、所述包覆层的化学式为lixmabbpcod，其中，0≤a＜5，0＜b＜5，0＜c＜5，0＜d＜5，0＜x＜3，元素m包括ni、co、mn、li、na、zr、bi、zn、la、al、ti、ge、w和sr中的至少一种。
10、在一种实施方式中，所述ni元素占所述基体的摩尔百分比大于或等于50％。
11、在一种实施方式中，所述基体包括镍钴锰酸锂和镍钴铝酸锂中的至少一种。
12、在一种实施方式中，所述基体的粒度为4～15μm。
13、在一种实施方式中，所述包覆层的厚度为5～100nm。
14、在一种实施方式中，所述包覆层和所述基体的质量比为1:(100～1000)。
15、在一种实施方式中，所述ni元素的平均化合价不低于2.1。
16、在一种实施方式中，所述正极材料的li/ni阳离子混合占位数不超过8.65％。
17、在一种实施方式中，所述正极材料组装成的扣式电池在满电时，60℃下存储30天后，基体中的活性过渡金属元素的总溶出量不高于4000ppm。
18、在一种实施方式中，所述正极材料在2.8v～4.4v电压、0.1c/0.1c倍率下循环50圈后满电状态下的ni离子能量位置的增幅为5％～50％。
19、一种正极材料的制备方法，包括以下步骤：
20、将含元素m的化合物、磷酸盐、硼酸盐和基体材料进行混合处理，得到第一物料，所述元素m包括ni、co、mn、li、na、zr、bi、zn、la、al、ti、ge、w和sr中的至少一种；采用水蒸气间歇性地对混合处理过程中的物料进行处理，得到第二物料；将所述第二物料与锂盐的混合物进行热处理。
21、在一种实施方式中，所述水蒸气的总质量为所述第一物料的质量的0.1％～1％。
22、在一种实施方式中，所述采用水蒸气间歇性地对混合过程中的物料进行处理的间歇时间为5～30min，每次泵入的水蒸气的质量为所述第一物料的质量的0.001％～0.05％。
23、在一种实施方式中，所述水蒸气的流量为0.4ml/min～0.6ml/min。
24、在一种实施方式中，所述混合处理在混料装置中进行，所述水蒸气在所述混料装置中的总气压为0.1～10mpa。
25、在一种实施方式中，还包括：将所述第二物料的ph调至6～10。
26、在一种实施方式中，所述含元素m的化合物包括元素m的硫酸盐、元素m的氯化物、元素m的硝酸盐和元素m的草酸盐中的至少一种。
27、在一种实施方式中，所述磷酸盐包括磷酸二氢铵、磷酸氢二铵和磷酸二氢钠中的至少一种。
28、在一种实施方式中，所述硼酸盐包括硼酸锂、硼酸、氧化硼、硼酸钠和焦硼酸中的至少一种。
29、在一种实施方式中，所述锂盐包括碳酸锂、氢氧化锂和醋酸锂中的至少一种。
30、在一种实施方式中，所述基体材料包括镍钴锰酸锂和镍钴铝酸锂中的至少一种。
31、在一种实施方式中，所述基体材料和所述含元素m的化合物的质量比为1:(0.001～10)。
32、在一种实施方式中，所述锂盐、所述含元素m的化合物、所述磷酸盐和所述硼酸盐分别以锂元素、m元素、磷元素和硼元素计的摩尔比为x1:x2:x3:x4，其中，0＜x1＜3，0≤x2＜5，0＜x3＜5，0＜x4＜5。
33、在一种实施方式中，所述热处理的温度为200～800℃，所述热处理的时间为5～30h。
34、在一种实施方式中，所述热处理在含有氧气的气氛中进行。
35、一种正极片，包括所述的正极材料，或者所述的正极材料的制备方法制备得到的正极材料。
36、一种电池，包括所述的正极片。
37、一种用电设备，包括所述的电池。
38、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
39、(1)本专利技术的正极材料中，包覆层含有p元素和b元素，b元素可抑制充电时ni4+的还原，抑制氧空位的形成，p元素能够提供较高的电导率和机械强度，可有效增加界面与电解液的相容性，增加电极的浸润效果，使得正极材料具有优异的循环性能和结构稳定性。
40、(2)本专利技术将基体材料与含m元素的盐、磷酸盐以及硼酸盐通过简单的固相混合，然后引入一定量的水蒸气，促进磷酸盐和硼酸盐对基体材料表面的修饰效果，水蒸气是保证b元素能够进入材料浅表层的关键，水本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种正极材料，其特征在于，包括基体以及包覆于所述基体表面的包覆层；
2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，包含以下特征(1)至(5)中的至少一种：
3.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，包含以下特征(1)至(4)中的至少一种：
4.一种正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
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，包含以下特征(1)至(5)中的至少一种：
6.根据权利要求4所述的正极材料的制备方法，其特征在于，包含以下特征(1)至(7)中的至少一种：
7.根据权利要求4所述的正极材料的制备方法，其特征在于，包含以下特征(1)至(2)中的至少一种：
8.一种正极片，其特征在于，包括权利要求1～3中任一项所述的正极材料，或者权利要求4～7中任一项所述的正极材料的制备方法制备得到的正极材料。
9.一种电池，其特征在于，包括权利要求8所述的正极片。
10.一种用电设备，其特征在于，包括权利要求9所述的电池。
【技术特征摘要】
1.一种正极材料，其特征在于，包括基体以及包覆于所述基体表面的包覆层；
2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，包含以下特征(1)至(5)中的至少一种：
3.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，包含以下特征(1)至(4)中的至少一种：
4.一种正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
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，包含以下特征(1)至(5)中的至少一种：
6.根据权利要求4所...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈德贤，于利梅，吕菲，
申请(专利权)人：天津巴莫科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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