【技术实现步骤摘要】
本申请涉及锂电领域，尤其涉及一种正极材料及其前驱体和制备方法、锂离子电池和锂电设备。
技术介绍
1、高镍三元正极材料具有高比容量、低成本和绿色环保等优势，是目前备受关注的锂离子电池正极材料。镍含量越高，转移电子越多，容量相应就越大，对应的电池模组能量密度也越高。
2、高镍三元正极材料属于层状结构，普遍存在热稳定性和结构稳定性差的问题。充放电过程中，随着锂离子嵌入和脱出，正极材料会发生一系列相变，导致晶格常数变化，产生局部应力/应变；而层状结构与磷酸铁锂的橄榄石结构不同，层间不具备强共价键，故更容易出现裂纹。
3、因此，提高材料的结构稳定性和颗粒机械强度，对于高镍正极电池的循环性能提升至关重要。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种正极材料及其前驱体和制备方法、锂离子电池和锂电设备，以解决上述问题。
2、为实现以上目的，本申请采用以下技术方案：
3、一种正极材料前驱体，所述前驱体的二次颗粒包括层状堆叠的圆形或类圆形的一次颗粒；
4、所述圆形或类圆形的一次颗粒的长径a不小于1.5μm。
5、优选地，所述正极材料前驱体满足以下条件中的一个或多个：
6、a.所述圆形或类圆形的一次颗粒的长径a为1.5-4.0μm；
7、b.所述圆形或类圆形的一次颗粒的短径b为1.0-4.0μm；
8、c.所述圆形或类圆形的一次颗粒的短径为b，所述圆形或类圆形的一次颗粒的圆度(a-b)/a不大于0
9、d.所述圆形或类圆形的一次颗粒的厚度不大于250nm；
10、e.所述层状堆叠包括层状错位堆叠，和/或层状平铺堆叠；
11、f.所述前驱体的二次颗粒包括内层、中间层和外层，所述外层厚度与所述前驱体的二次颗粒的半径之比为1：(1.4-7.5)。
12、优选地，所述二次颗粒包括内层、中间层和外层；且所述前驱体满足以下条件中的一个或多个：
13、(1)所述内层的直径为2.0-4.0μm；
14、(2)所述中间层的厚度为1.5-3.0μm；
15、(3)所述外层的厚度为1.0-2.5μm；
16、(4)所述内层的孔隙率为15.0-35.0％；
17、(5)所述中间层的孔隙率为2.0-4.0％；
18、(6)所述外层的孔隙率为0.5-2.5％；
19、(7)所述前驱体的二次颗粒截面孔隙率为1.5-6.0％；
20、(8)所述内层呈蜂窝状；
21、(9)所述中间层具有多个呈放射状排布的孔，所述孔的最大长度＞1.0μm。
22、优选地，所述正极材料前驱体满足以下条件中的一个或多个：
23、a.所述前驱体存在衍射角2θ＝33.0±1°的(100)晶面，所述(100)晶面片层数为90-110；
24、b.所述前驱体的bet为5.0-9.0m2/g；
25、c.所述前驱体的td为2.0-2.4g/cm3；
26、d.所述前驱体的平均粒径d50为7-15μm；
27、e.所述前驱体的粒径分布span＝(d90-d10)/d50≤0.6；
28、f.所述前驱体在73.7mpa下的颗粒破碎度＜5％；
29、g.所述前驱体为含镍的氢氧化物；可选地，所述前驱体还包括co、mn、al中的至少一种元素；可选地，所述前驱体还包括掺杂元素m为al、ti、zr、mo、cr、w、b、mg、ba、nb、sr、la、ta中的至少一种；可选地，所述前驱体中掺杂元素摩尔量与阳离子总摩尔量之比为0-0.1；可选地，所述前驱体的化学式为nixcoymnzmt(oh)2，其中，0.6≤x＜1.0，0≤y＜0.2，0≤z＜0.2，0≤t≤0.1，x+y+z+t≤1，所述掺杂元素m包括al、ti、zr、mo、cr、w、b、mg、ba、nb、sr、la、ta中的至少一种。
30、本申请还提供一种正极材料前驱体的制备方法，包括：
31、将包括金属盐溶液、掺杂溶液、沉淀剂、络合剂在内的原料和第一底液进行混合，进行第一共沉淀反应得到第一中间体；
32、将包括所述金属盐溶液、所述掺杂溶液、所述沉淀剂、所述络合剂在内的原料与包括所述第一中间体在内的第二底液进行混合，进行第二共沉淀反应得到第二中间体；
33、将包括所述金属盐溶液、所述掺杂溶液、所述沉淀剂、所述络合剂在内的原料与包括所述第二中间体在内的第三底液进行混合，进行第三共沉淀反应得到所述前驱体。
34、优选地，所述正极材料前驱体的制备方法满足以下条件中的一个或多个：
35、(1)所述沉淀剂包括浓度为8-12mol/l的氢氧化钠水溶液，所述络合剂包括浓度为8-12mol/l的氨水；
36、(2)所述第一共沉淀反应、所述第二共沉淀反应、所述第三共沉淀反应的温度各自独立的为40-75℃；
37、(3)所述第一共沉淀反应的ph为11.0-12.0，所述第一共沉淀反应的氨浓度为4-8g/l；
38、(4)所述第二共沉淀反应的ph为11.0-13.0，所述第二共沉淀反应的氨浓度为10-20g/l，所述第二共沉淀反应的上清液镍含量为200-400mg/l；
39、(5)所述第三共沉淀反应的ph为11.0-13.5，所述第三共沉淀反应的氨浓度浓度为10-20g/l，所述第三共沉淀反应的上清液镍含量为50-250mg/l；
40、(6)所述金属盐溶液的流速为反应釜体积的2-5％/h；
41、(7)所述金属盐溶液、所述掺杂溶液、所述沉淀剂、所述络合剂在所述第一共沉淀反应中、所述第二共沉淀反应中、所述第三共沉淀反应中的流速比分别独立的为所述金属盐溶液：所述掺杂溶液：所述沉淀剂：所述络合剂＝1：(0.2-0.3)：(0.4-0.6)：(0.10-0.15)；
42、(8)所述第一中间体的平均粒度d50为2.0-4.0μm；
43、(9)所述第二中间体的平均粒度d50为5.0-10.0μm；
44、(10)所述第一底液包括水、所述沉淀剂和所述络合剂，所述第一底液的ph为12.0-13.0，所述第一底液的氨浓度为3-7g/l；
45、(11)所述第二底液还包括所述沉淀剂和所述络合剂，所述第二底液的ph为11.0-12.0，所述第二底液的氨浓度为8-15g/l；
46、(12)所述第三底液还包括所述沉淀剂和所述络合剂，所述第三底液的ph为11.5-12.5，所述第三底液的氨浓度为10-15g/l。
47、本申请还提供一种正极材料，其原料包括所述的正极材料前驱体。
48、本申请还提供一种所述的正极材料的制备方法，包括：
49、将锂源与所述正极材料前驱体混合，固相烧结得到所述正极材料。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种正极材料前驱体，其特征在于，所述前驱体的二次颗粒包括层状堆叠的圆形或类圆形的一次颗粒；
2.根据权利要求1所述的正极材料前驱体，其特征在于，满足以下条件中的一个或多个：
3.根据权利要求1所述的正极材料前驱体，其特征在于，所述前驱体的二次颗粒包括内层、中间层和外层；且所述前驱体满足以下条件中的一个或多个：
4.根据权利要求1-3任一项所述的正极材料前驱体，其特征在于，满足以下条件中的一个或多个：
5.一种权利要求1-4任一项的所述的正极材料前驱体的制备方法，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的正极材料前驱体的制备方法，其特征在于，满足以下条件中的一个或多个：
7.一种正极材料，其特征在于，其原料包括权利要求1-4任一项所述的正极材料前驱体。
8.一种权利要求7所述的正极材料的制备方法，其特征在于，包括：
9.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求7所述的正极材料。
10.一种锂电设备，其特征在于，包括权利要求9所述的锂离子电池。
【技术特征摘要】
1.一种正极材料前驱体，其特征在于，所述前驱体的二次颗粒包括层状堆叠的圆形或类圆形的一次颗粒；
2.根据权利要求1所述的正极材料前驱体，其特征在于，满足以下条件中的一个或多个：
3.根据权利要求1所述的正极材料前驱体，其特征在于，所述前驱体的二次颗粒包括内层、中间层和外层；且所述前驱体满足以下条件中的一个或多个：
4.根据权利要求1-3任一项所述的正极材料前驱体，其特征在于，满足以下条件中的一个或多个：
5.一种权利要求1-4任一项...
【专利技术属性】
技术研发人员：李珂，曾平平，唐家俊，王一乔，袁国和，訚硕，谭仕荣，
申请(专利权)人：中伟新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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