【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及正極材料，尤其涉及正極材料及其制備方法、電池。
技術介紹
1、鋰離子電池(libs)具有能量密度高、功率密度高、循環(huán)壽命長和自放電低等優(yōu)點，因此被廣泛應用于3c電子產品、電動汽車和儲能等領域。正極材料作為鋰離子電池的核心組成部分，其直接決定了電池的工作電壓和存儲容量。
2、目前，商業(yè)化的正極材料由共沉淀法前驅體與鋰源混合，后經燒結、破碎、氣流粉碎、包覆、篩分除磁等工序制得。由于共沉淀法前驅體多呈球形，在高溫燒結過程中極易產生團聚體。在電池極片輥壓過程中，團聚體顆粒易被壓碎，裸露的正極材料顆粒表面在充放電過程中與電解液直接接觸，表面副反應增多，導致電池性能劣化，影響正極材料的容量發(fā)揮。
3、因此，如何減少正極材料中的團聚體，改善正極材料的容量及長循環(huán)穩(wěn)定性仍是目前急需解決的問題。
技術實現(xiàn)思路
1、本申請?zhí)峁┮环N正極材料及其制備方法、電池，本申請的正極材料能夠減少正極材料中的團聚體，改善正極材料的容量及長循環(huán)穩(wěn)定性。
2、第一方面，本申請?zhí)峁┮环N正極材料，所述正極材料包括多個顆粒及團聚體顆粒；
3、通過掃描電鏡在3k放大倍數(shù)下測得所述正極材料的sem圖像，所述正極材料在sem圖像內的顆粒總數(shù)量為n顆，n≥200，其中，由5顆及以上且粒徑＜1μm的顆粒團聚形成的團聚體顆粒的數(shù)量為n顆；
4、所述團聚體的數(shù)量占比β＝n/n，β≤1％；
5、隨機測量200顆以上所述sem圖像內的顆粒，單個顆粒最長直徑的平
6、在一些實施方式中，2.0μm＜d＜3.0μm；1.5μm≤l≤2.5μm。
7、在一些實施方式中，所述正極材料的化學通式為likniacobncmdo2，0.98≤k≤1.1，0.50≤a≤0.98，0＜b≤0.20，0＜c≤0.35，0≤d≤0.10，a+b+c+d＝1，n為mn或al，m為金屬元素，m元素包括al、ti、zr、mg、sr、ba、ca、y、b、nb、w、sb、ta、sn、mo、la和ce中的至少一種。
8、在一些實施方式中，所述正極材料的體積中值粒徑d50為3.0μm～5.0μm。
9、在一些實施方式中，所述正極材料的體積粒徑分布寬度滿足：1.0＜(d90-d10)/d50＜1.5。
10、在一些實施方式中，所述正極材料為單晶材料，所述顆粒包括一次顆粒，所述一次顆粒的取向相同，所述一次顆粒的粒徑為1μm～5μm。
11、在一些實施方式中，所述正極材料的比表面積為s?m2/g，0.5＜s＜0.9。
12、在一些實施方式中，所述正極材料的振實密度為ρ1g/cm3，1.8＜ρ1＜2.5。
13、在一些實施方式中，所述正極材料的壓實密度為ρ2g/cm3，3＜ρ2＜3.5。
14、在一些實施方式中，所述團聚體的最長長度小于4μm。
15、第二方面，本申請?zhí)峁┮环N正極材料的制備方法，所述制備方法包括：
16、將氧化物前驅體、鋰源、摻雜劑及造孔劑進行混合，得到第一混合物，其中，以所述氧化物前驅體的質量為100％計，所述造孔劑的添加量為1％～5％；
17、在含氧氣氛下，將所述第一混合物進行脈沖燒結處理，得到基體材料，其中，所述脈沖燒結處理包括依次進行的第一階段、第二階段、重復進行的所述第一階段和第二階段、第五階段，所述第一階段的燒結溫度t1為800℃～1000℃，所述第二階段的燒結溫度t2為t1-30℃，所述第五階段的燒結溫度t5為t2-10℃；控制t1溫度的保溫時間總計為4h～8h；
18、將所述基體材料進行解離處理，解離產物與包覆劑混合后，進行二次燒結處理，得到正極材料。
19、在一些實施方式中，所述氧化物前驅體的化學通式為nixcoynzmeo2，其中，0.50≤x≤0.98，0＜y≤0.20，0＜z≤0.35，0≤e≤0.05，x+y+z+e＝1，n為mn或al。
20、在一些實施方式中，所述鋰源中l(wèi)i的摩爾量與所述氧化物前驅體中過渡金屬的摩爾總量的比值為1.0≤nli/nme≤1.06。
21、在一些實施方式中，以所述氧化物前驅體的質量為100％計，摻雜劑的添加量為0.05％～0.4％。
22、在一些實施方式中，所述造孔劑包括碳粉、蔗糖、淀粉、松木粉、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙二醇和煤粉中的至少一種。
23、在一些實施方式中，所述摻雜劑包括含元素m的化合物，m元素包括al、ti、zr、mg、sr、ba、ca、y、b、nb、w、sb、ta、sn、mo、la和ce中的至少一種。
24、在一些實施方式中，所述鋰源包括氫氧化鋰、氧化鋰、碳酸鋰、硝酸鋰、醋酸鋰、磷酸鋰和草酸鋰中的至少一種。
25、在一些實施方式中，所述解離處理包括對輥破碎、機械粉碎、氣流粉碎及微米級顆粒解離中的至少一種。
26、在一些實施方式中，所述解離處理包括氣流粉碎，所述氣流粉碎的研磨氣壓為0.3mpa～0.8mpa。
27、在一些實施方式中，所述解離處理包括氣流粉碎，所述氣流粉碎的分級頻率為30hz～55hz。
28、在一些實施方式中，所述二次燒結處理的溫度為350℃～600℃，時間為5h～10h。
29、第三方面，本申請?zhí)峁┮环N電池，所述電池包括第一方面所述的正極材料。
30、與現(xiàn)有技術相比，本申請的技術方案至少具有以下有益效果：
31、本申請的正極材料的顆粒的平均長徑比在上述范圍內，可以改善局部膨脹應力過大的問題，減緩局部膨脹引起的顆粒裂紋的擴散，從而使正極材料與電解液的副反應減少，長循環(huán)性能得到改善；但是隨著顆粒圓潤度的提升，細粉減少，正極材料的體積粒徑分布縮窄，會導致正極材料的壓實密度下降，容量下降。因此，本申請在控制正極材料顆粒的平均長徑比的同時，控制團聚體的數(shù)量占比在1％以下，兩者協(xié)同作用，可以明顯減少輥壓加工過程中顆粒破裂現(xiàn)象，減少活性鋰離子的消耗，能夠提升正極材料的顆粒結構強度，并且少量的團聚體能夠改善正極材料的壓實密度及容量，綜合改善正極材料的長循環(huán)性能。
32、本申請?zhí)峁┑恼龢O材料的制備方法，將氧化物前驅體、鋰源、摻雜劑及造孔劑進行混合，造孔劑的加入，有利于前驅體在燒結過程中與氧氣充分接觸，加快反應速率，提高基體材料的疏松度，減少顆粒的團聚程度，使得正極材料中的團聚體數(shù)量占比也大幅下降，同時還能夠提高基體材料中的顆粒圓潤度。同時采用脈沖燒結處理工藝，由于高溫燒結時間較短，顆粒趨于均勻生長，燒結得到的顆粒的平均長徑比能夠控制在合適范圍內。基體材料經過解離處理，其中部分2～3個顆粒團聚形成的團聚體在解離處理過程中，可以重新解離成單個的顆粒，可減少正極材料中團聚體的數(shù)量占比，這些帶有暴露面的顆粒在二次燒結處理本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種正極材料，其特征在于，所述正極材料包括多個顆粒及團聚體顆粒；
2.根據(jù)權利要求1所述的正極材料，其特征在于，2.0μm＜D＜3.0μm；1.5μm≤L≤2.5μm。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的正極材料，其特征在于，所述正極材料的化學通式為LikNiaCobNcMdO2，0.98≤k≤1.1，0.50≤a≤0.98，0＜b≤0.20，0＜c≤0.35，0≤d≤0.10，a+b+c+d＝1，N為Mn或Al，M元素包括Al、Ti、Zr、Mg、Sr、Ba、Ca、Y、B、Nb、W、Sb、Ta、Sn、Mo、La和Ce中的至少一種。
4.根據(jù)權利要求1所述的正極材料，其特征在于，所述正極材料的體積中值粒徑D50為3.0μm～5.0μm；和/或，所述正極材料的體積粒徑分布寬度滿足：1.0＜(D90-D10)/D50＜1.5。
5.根據(jù)權利要求1所述的正極材料，其特征在于，所述正極材料為單晶材料，所述顆粒包括一次顆粒，所述一次顆粒的取向相同，所述一次顆粒的粒徑為1μm～5μm。
6.根據(jù)權利要求1所述的正極材料，其特征在于，所述
7.一種正極材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：
8.根據(jù)權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法滿足以下特征中的至少一種：
9.根據(jù)權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述方法滿足以下特征中的至少一種：
10.一種電池，其特征在于，所述電池包括權利要求1～6任一項所述的正極材料或權利要求7～9任一項所述的正極材料的制備方法制得的正極材料。
...【技術特征摘要】
1.一種正極材料，其特征在于，所述正極材料包括多個顆粒及團聚體顆粒；
2.根據(jù)權利要求1所述的正極材料，其特征在于，2.0μm＜d＜3.0μm；1.5μm≤l≤2.5μm。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的正極材料，其特征在于，所述正極材料的化學通式為likniacobncmdo2，0.98≤k≤1.1，0.50≤a≤0.98，0＜b≤0.20，0＜c≤0.35，0≤d≤0.10，a+b+c+d＝1，n為mn或al，m元素包括al、ti、zr、mg、sr、ba、ca、y、b、nb、w、sb、ta、sn、mo、la和ce中的至少一種。
4.根據(jù)權利要求1所述的正極材料，其特征在于，所述正極材料的體積中值粒徑d50為3.0μm～5.0μm；和/或，所述正極材料的體積粒徑分布寬度滿足：1...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：饒響響，張萬圣，宋雄，鄭玉，劉國學，張金龍，楊順毅，黃友元，
申請(專利權)人：深圳市貝特瑞納米科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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