【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池材料，具体而言，涉及规则富锂单晶正极材料及其制备方法、正极和电池。
技术介绍
1、新能源及其产业链开发是我国为了实现碳达峰和碳中和的核心举措。其中，以锂离子电池为核心的电动力机动车和储能方案是其中的重要一环。锂离子电池的质量-能量比，体积-能量比，瞬时功率密度和环境污染程度相较于其他的电池有着明显的优势。其中富锂的正极材料由于其在锂离子电池中的成本占比和对于整体电池的性能的影响，一直是锂离子电池的核心部件之一。随着市场的发展和技术的成熟，消费者对于产品的性能提出了更高的要求，尤其是在产品的安全性和耐用性上。因此，如何解决富锂正极材料的稳定性，提升产品在多次充放电后的容量水平成为了市场研究的焦点问题。
2、单晶型富锂正极材料由于其电压耐受性好，材料制备工艺相对简单，材料加工性能好，在目前的锂电池正极材料市场上逐步成为主流。目前主要改善此类材料长循环性能的方式还是集中于材料基材的元素掺入和表面包覆两个方面。这样的改善方式从材料体相和界面结构上一定程度上改善了产品的循环性能，忽视了材料的形貌对于电化学性能的影响。根据材料的热力学基本特点，材料表面的不规则部分(凸多边形部分)会成为晶格氧流失，尤其是呈锐角形的位点，其局部比表面更高，表面能更高，局部热效应更强致使其更容易被电池副反应中生成的氢氟酸攻击，且由于反应的放热效应致使反应逐渐加速。此外，在不规则边缘上的晶格氧配位数通常较低。在高脱锂态下，由于电荷的不平衡和金属元素的价态变化，致使材料中的氧从材料中脱出并进入电池体系中，不仅会造成使材料发生不可逆的损伤
3、鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供规则富锂单晶正极材料及其制备方法、正极和电池。
2、本专利技术是这样实现的：
3、第一方面，本专利技术提供一种规则富锂单晶正极材料，正极材料的规则度α＞0.65，α的测定方法为：
4、统计一张正极材料的微观图像中的每颗单晶颗粒的投影面积s，测算对应的单晶颗粒的外接圆面积s’，总统计颗粒个数为n，α＝σ(s/s’)/n
5、在可选的实施方式中，规则富锂单晶正极材料分子式为lixniycozmkor，其中0.95≤x≤1.10，0≤y≤1，0≤z≤1，0≤k≤1,y+z+k＝1，1.8≤r≤2；
6、m选自mn和al中至少一种，正极材料还含有掺杂金属，掺杂金属包括金属元素a和金属元素b，金属元素a选自ca、sr、ba、na、mg、k中至少一种，金属元素b选自zr、nb、al、w、ce、b、p、sb、mo和ti中至少一种。
7、可选地，0.55≤y≤0.98，0＜z≤0.3，0＜k≤0.3；
8、可选地，金属元素a相对于正极材料的掺杂量为300～2000ppm，金属元素b相对于正极材料的掺杂量为2000～10000ppm。
9、在可选的实施方式中，规则富锂单晶正极材料的颗粒的外接圆半径的平均值为0.1～2.5μm；
10、可选地，规则富锂单晶正极材料的颗粒的外接圆半径的平均值为0.8～1.8μm。
11、在可选的实施方式中，规则富锂单晶正极材料的颗粒的dv10为0.5～3.0μm，dv50为1.8～6.0μm，dv90为5.0～12.0μm；
12、可选地，规则富锂单晶正极材料的颗粒的dv10为0.8～1.8μm，dv50为2.5～4.5μm，dv90为6.5～9.5μm。
13、在可选的实施方式中，规则富锂单晶正极材料的颗粒表面具有金属氧化物包覆层，金属氧化物包覆层由ti、sr、ba、na、mg、k、co、mn、nb、al、w、ce、b、p、sb和mo中至少一种金属的氧化物形成。
14、第二方面，本专利技术提供一种如前述实施方式任一项的规则富锂单晶正极材料的制备方法，包括：
15、将金属氢氧化物前驱体与含有金属元素a的化合物和含有金属元素b的化合物混合烧结得到中间品，将中间品与锂源混合烧结；
16、或者，将金属氢氧化物前驱体与含有金属元素a的化合物混合烧结得到中间品，将中间品与含有金属元素b的化合物、以及锂源混合烧结。
17、金属氢氧化物前驱体的bet＞12m2/g，dv10为0.3～2.2μm，dv50为1.5～6.0μm，dv90为4.0～25.0μm；
18、金属元素a选自ca、sr、ba、na、mg、k中至少一种，金属元素b选自zr、nb、al、w、ce、b、p、sb、mo和ti中至少一种。
19、在可选的实施方式中，还包括如下特征(1)～(4)中至少一个特点：
20、(1)金属氢氧化物前驱体的dv10为0.5～2.0μm，dv50为2.0～5.0μm，dv90为4.5～12.0μm；
21、(2)将金属氢氧化物前驱体与锂源混合烧结之后得到初品；
22、将初品粉碎为粒径dv10为0.5～3.0μm，dv50为1.8～6.0μm，dv90为5.0～12.0μm的材料后再进行至少一次烧结；
23、可选地，再进行一次烧结之前还包括将粉碎后的初品与含有包覆金属的化合物混合，混合均匀后进行再次烧结，包覆金属选自ti、sr、ba、na、mg、k、co、mn、nb、al、w、ce、b、p、sb和mo中至少一种；
24、可选地，金属氧化物包覆层中金属元素相对于正极材料的包覆量为2000～10000ppm；
25、可选地，再进行至少一次烧结时的每次烧结条件为：合成气氛炉氧气浓度25％～90％，升温速率1～10℃/min，烧结最高温度500～900℃，总烧结时间12～30小时；
26、(3)将金属氢氧化物前驱体与锂源混合烧结的烧结条件为：合成气氛炉氧气浓度25％～99％，升温速率1～10℃/min，烧结最高温度700～1200℃，总烧结时间16～35小时；
27、(4)含有金属元素a的化合物和含有金属元素b的化合物统称为含有掺杂金属的化合物，含有掺杂金属的化合物的dv50小于2.0μm。
28、在可选的实施方式中，将金属氢氧化物前驱体与含有掺杂金属的化合物混合烧结得到中间品时，烧结条件为合成气氛炉氧气浓度25％～90％，升温速率1～10℃/min，烧结最高温度500～1000℃，总烧结时间10～25小时。
29、第三方面，本专利技术提供一种正极，采用如前述实施方式提供的正极材料或如前述实施方式任一项的制备方法制得的正极材料制得。
30、第四方面，本专利技术提供一种电池，包括如前述实施方式的正极。
31、本专利技术具有以下有益效果：
32、专利技术实施例提供的规则富锂单晶正极材料，其规则度较高α＞0.65，整体凸多边形边缘占比较少。α的测量利用sem(扫描电子显微镜)进行辅助，利用图像处理软件对每一个单晶正极活性材料本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种规则富锂单晶正极材料，其特征在于，所述正极材料的规则度α＞0.65，α的测定方法为：
2.根据权利要求1所述的规则富锂单晶正极材料，其特征在于，所述规则富锂单晶正极材料分子式为LixNiyCozMkOr，其中0.95≤x≤1.10，0≤y≤1，0≤z≤1，0≤k≤1,y+z+k＝1，1.8≤r≤2；
3.根据权利要求1所述的规则富锂单晶正极材料，其特征在于，所述规则富锂单晶正极材料的颗粒的外接圆半径的平均值为0.1～2.5μm；
4.根据权利要求1所述的规则富锂单晶正极材料，其特征在于，所述规则富锂单晶正极材料的颗粒的Dv10为0.5～3.0μm，Dv50为1.8～6.0μm，Dv90为5.0～12.0μm；
5.根据权利要求1所述的规则富锂单晶正极材料，其特征在于，所述规则富锂单晶正极材料的颗粒表面具有金属氧化物包覆层，所述金属氧化物包覆层由Ti、Sr、Ba、Na、Mg、K、Co、Mn、Nb、Al、W、Ce、B、P、Sb和Mo中至少一种金属的氧化物形成；
6.一种如权利要求1～5任一项所述的规则富锂单晶正极材料
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，还包括如下特征(1)～(4)中至少一个特点：
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，将金属氢氧化物前驱体与含有掺杂金属的化合物混合烧结得到中间品时，烧结条件为：合成气氛炉氧气浓度25％～90％，升温速率1～10℃/min，烧结最高温度500～1000℃，总烧结时间10～25小时。
9.一种正极，其特征在于，采用如权利要求1～5提供的正极材料或如权利要求6～8任一项所述的制备方法制得的正极材料制得。
10.一种电池，其特征在于，包括如权利要求9所述的正极。
...【技术特征摘要】
1.一种规则富锂单晶正极材料，其特征在于，所述正极材料的规则度α＞0.65，α的测定方法为：
2.根据权利要求1所述的规则富锂单晶正极材料，其特征在于，所述规则富锂单晶正极材料分子式为lixniycozmkor，其中0.95≤x≤1.10，0≤y≤1，0≤z≤1，0≤k≤1,y+z+k＝1，1.8≤r≤2；
3.根据权利要求1所述的规则富锂单晶正极材料，其特征在于，所述规则富锂单晶正极材料的颗粒的外接圆半径的平均值为0.1～2.5μm；
4.根据权利要求1所述的规则富锂单晶正极材料，其特征在于，所述规则富锂单晶正极材料的颗粒的dv10为0.5～3.0μm，dv50为1.8～6.0μm，dv90为5.0～12.0μm；
5.根据权利要求1所述的规则富锂单晶正极材料，其特征在于，所述规则富锂单晶正极材料的颗粒表面具有金属氧化物包覆层，所述金...
【专利技术属性】
技术研发人员：王苏恒，谢能建，王嘉琦，王利，魏国祯，
申请(专利权)人：厦门厦钨新能源材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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