【技術實現步驟摘要】
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、隨著正極材料的原材料鈷源的價格上漲，高鎳正極材料正逐步向超高鎳(鎳含量＞90％)方向發展，以降低材料端對鈷的需求。同時，在提倡大力發展電動車的背景下，想要獲得可以與燃油車續航性能和價格相媲美的電動汽車，鋰離子電池還需進一步提高能量密度和降低成本，這也進一步推動了ni含量>90％的超高鎳化三元材料的發展。在相關研究中，已掌握了制備鎳鈷三元前驅體的方法，降低錳和鋁的含量，更大限度的提升了鎳含量，將正極材料容量極大的提高。但隨著ni含量的提升，其結構穩定性也隨之變差，在充放電過程中由于相轉變導致的晶體尺寸發生較大變化，進而導致位于二次顆粒外層的一次顆粒難以很好的釋放應力，正極材料的外層容易發生破碎，最終正極材料的容量不可逆損失。因此導致超高鎳三元正極材料的首效往往較低，循環穩定性也較差。
2、因此，如何釋放應力，提高正極材料的結構穩定性和循環穩定性仍是目前所需解決的技術問題。
技術實現思路
1、本申請的目的在于提供一種正極材料及其制備方法、電池，正極材料殼層的納米孔有助于充分釋放應力，緩解正極材料的相結構變化，提高正極材料的結構穩定性和循環穩定性。
2、第一方面，本申請提供一種正極材料，所述正極材料的化學通式為lianixcoymzkbo2，其中，0.9≤a≤1.2，0.9≤x≤1，0.01≤y≤0.1，0≤z≤0.1，0≤b≤0.05，x+y+z+b＝1，m為mn和/或al，k為摻
3、所述正極材料具有核殼結構，所述正極材料的殼層具有沿徑向延伸的多個納米孔，所述納米孔的平均孔徑為l1?nm，所述納米孔的平均長度為l2?nm，且滿足以下關系：1≤l2/l1≤7。
4、在一些實施方式中，在所述正極材料的顆粒剖面中，所述殼層的納米孔在所述殼層中的面積占比為10％～60％。
5、在一些實施方式中，在所述正極材料的顆粒剖面中，所述正極材料的內核中的孔隙在所述內核中的面積占比小于10％。
6、在一些實施方式中，所述正極材料的內核的半徑為l3μm，所述殼層的厚度為l4μm，0.5≤l3/l4≤1.5。
7、在一些實施方式中，所述納米孔的平均孔徑為l1?nm，100≤l1≤500。
8、在一些實施方式中，所述納米孔的平均長度為l2?nm，300≤l2≤800。
9、在一些實施方式中，所述納米孔沿所述正極材料的顆粒的徑向放射狀排布在所述殼層中。
10、在一些實施方式中，所述納米孔呈長條孔狀。
11、在一些實施方式中，所述正極材料包括由多個一次顆粒團聚形成的二次顆粒。
12、在一些實施方式中，摻雜元素k包括mo、ti、zr、sb、y、w、al、sr、ba、ca和b中的至少一種。
13、在一些實施方式中，所述殼層中的一次顆粒間具有所述納米孔。
14、在一些實施方式中，所述殼層中的一次顆粒表面具有包覆層，所述包覆層包括含k元素的復合氧化物。
15、在一些實施方式中，所述殼層還包括固態電解質latp。
16、在一些實施方式中，所述正極材料的粒徑d50為6μm～15μm。
17、在一些實施方式中，所述正極材料的比表面積為0.2m2/g～0.75m2/g。
18、第二方面，本申請提供一種正極材料的制備方法，包括如下制備步驟：
19、將正極材料前驅體與鋰源、摻雜劑的混合物進行一次燒結處理，得到基體材料，所述基體材料的表層具有沿徑向延伸的多個納米孔；其中，所述正極材料前驅體的孔隙率為20％～60％；控制所述鋰源中li的摩爾量與所述正極材料前驅體中過渡金屬的摩爾總量的比值為(0.9～1.2)：1；
20、將所述基體材料與第一包覆劑進行混合后，進行二次燒結處理，得到正極材料，其中，至少部分所述第一包覆劑通過所述納米孔滲入基體材料內對一次顆粒進行包覆。
21、在一些實施方式中，所述正極材料前驅體的化學通式為nia1cob1mc1(oh)2，其中，a1+b1+c1＝1，0.9≤a1≤1，0.01≤b1≤0.1，0≤c1≤0.1，m為mn和/或al。
22、在一些實施方式中，所述正極材料前驅體的比表面積為12m2/g～25m2/g。
23、在一些實施方式中，所述摻雜劑包括含k1元素的氧化物和/或含k1元素的氫氧化物，所述k1元素包括w、mo、ti、zr、al、sb、sr、y、ba和ca中的至少一種。
24、在一些實施方式中，所述摻雜劑的粒徑d50為10nm～1000nm。
25、在一些實施方式中，所述正極材料前驅體的粒徑d50為6μm～15μm。
26、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、硫酸鋰和草酸鋰中的至少一種。
27、在一些實施方式中，所述一次燒結處理在含氧氣氛中進行。
28、在一些實施方式中，所述一次燒結處理包括第一升溫階段及第二升溫階段，第一升溫階段的溫度為400℃～670℃，第二升溫階段的溫度為630℃～750℃。
29、在一些實施方式中，所述一次燒結處理的時間為6h～24h。
30、在一些實施方式中，所述基體材料的納米孔的平均孔徑為l1’nm，納米孔的平均長度為l2’nm，且滿足以下關系：1≤l2’/l1’≤10。
31、在一些實施方式中，所述第一包覆劑包括含k2元素的氧化物和/或含k2元素的氫氧化物，所述k2元素包括w、mo、ti、zr、al、sb、y和co中的至少一種。
32、在一些實施方式中，所述第一包覆劑包括含k2元素的氧化物和/或含k2元素的氫氧化物，所述第一包覆劑的添加量滿足：第一包覆劑中k2元素的摩爾量與所述基體材料中除li以外所有金屬的總摩爾量的比值為(0～0.05)：1。
33、在一些實施方式中，所述第一包覆劑的粒徑范圍為10nm～1000nm。
34、在一些實施方式中，所述二次燒結處理在含氧氣氛中進行。
35、在一些實施方式中，所述二次燒結處理的溫度為400℃～700℃。
36、在一些實施方式中，所述二次燒結處理的時間為5h～15h。
37、在一些實施方式中，將所述基體材料與第一包覆劑進行混合后，進行二次燒結處理之后，所述方法還包括：將二次燒結產物與第二包覆劑進行固相混合、三次燒結處理，得到正極材料。
38、在一些實施方式中，所述第二包覆劑包括含k3元素的氧化物、含k3元素的鹽和含k3元素的酸中的至少一種，所述k3元素包括w、mo、li和b中的至少一種。
39、在一些實施方式中，所述第二包覆劑包括硼酸、氧化硼、氟化硼、草酸鋰、氧化鎢、鎢酸、鎢酸鋰、氧化鉬、鉬酸和鉬酸鋰中的至少一種。
40、在一些實施方式中，所述第二包覆劑包括含k3元本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種正極材料，其特征在于，所述正極材料的化學通式為LiaNixCoyMzKbO2，其中，0.9≤a≤1.2，0.9≤x≤1，0.01≤y≤0.1，0≤z≤0.1，0≤b≤0.05，x+y+z+b＝1，M為Mn和/或Al，K為摻雜元素；
2.根據權利要求1所述的正極材料，其特征在于，所述正極材料滿足如下特征中的至少一種：
3.根據權利要求1或2所述的正極材料，其特征在于，所述正極材料包括由多個一次顆粒團聚形成的二次顆粒，所述正極材料滿足如下特征中的至少一種：
4.一種正極材料的制備方法，其特征在于，包括如下制備步驟：
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述正極材料前驅體的化學通式為
6.根據權利要求5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：
7.根據權利要求5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：
8.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，將所述基體材料與第一包覆劑進行混合后，進行二次燒結處理之后，所述方法還包括：將二次燒結產物與第二
9.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述方法包括如下特征(1)～(8)中的至少一種：
10.一種鋰離子電池，其特征在于，所述鋰離子電池包括權利要求1～3任一項所述的正極材料或權利要求4～9任一項所述的制備方法制備的正極材料。
...【技術特征摘要】
1.一種正極材料，其特征在于，所述正極材料的化學通式為lianixcoymzkbo2，其中，0.9≤a≤1.2，0.9≤x≤1，0.01≤y≤0.1，0≤z≤0.1，0≤b≤0.05，x+y+z+b＝1，m為mn和/或al，k為摻雜元素；
2.根據權利要求1所述的正極材料，其特征在于，所述正極材料滿足如下特征中的至少一種：
3.根據權利要求1或2所述的正極材料，其特征在于，所述正極材料包括由多個一次顆粒團聚形成的二次顆粒，所述正極材料滿足如下特征中的至少一種：
4.一種正極材料的制備方法，其特征在于，包括如下制備步驟：
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述正極材料前驅體的化學通式為<...
【專利技術屬性】
技術研發人員：徐廣濤，羅亮，鄭玉，吳小珍，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：發明
國別省市：
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