【技術實現步驟摘要】
本申請涉及電池，特別是涉及一種正極材料及其制備方法、正極極片、二次電池和用電裝置。
技術介紹
1、高鎳層狀氧化物的比容量高，且具有優異的動力學特性，成為開發高比能量密度（≥300?wh/kg）鋰離子電池的首選正極材料。其中，單晶高鎳層狀正極材料具有獨特的一體化單晶結構，消除了顆粒內部隨機取向的一次晶界，機械強度高且比表面積小，可以顯著抑制顆粒裂紋形成和表/界面副反應，進一步緩解不可逆的表面降解。此外，單晶的無孔隙和一體化結構也使得單晶高鎳層狀正極材料具有較高的機械強度，可以進一步增加其壓實密度，從而提高能量密度。但是，單晶高鎳層狀正極材料的一次顆粒尺寸較大，li+擴散路徑較長，在循環過程中會導致鋰濃度分布不均勻，而且隨著高鎳正極材料中ni含量和電流密度的增加，這種趨勢將進一步加重，進而導致h2和h3兩個相在單個粒子內共存，由此產生的非均勻應變和應力會導致結構缺陷，限制li+擴散動力學，在長期循環過程中發生容量快速衰減，導致高鎳單晶正極材料的循環穩定性欠佳。
技術實現思路
1、基于此，本申請提供了一種正極材料及其制備方法、正極極片、二次電池和用電裝置，該正極材料在保持高鎳單晶正極材料高容量發揮的同時，能夠改善其循環穩定性。
2、第一方面，本申請提供了一種正極材料，所述正極材料包括化學式為li1-anixcoymnzxaqbzco2-c的材料，其中，0.80≤x＜0.96，y＞0，z＞0，0.0005≤a≤0.05，0.0005≤b≤0.05，0.0005≤c≤0.05，x
3、在一些實施方式中，所述q元素包括al、zr和sr。
4、可選地，所述q元素中al、zr和sr的摩爾比為（0.25~0.5）：（0.5~1.0）：（0.25~0.5）。
5、在一些實施方式中，所述正極材料包括單晶正極材料。
6、第二方面，本申請提供了一種正極材料的制備方法，所述正極材料的制備方法包括：
7、將鋰源、鎳鈷錳前驅體、含有x元素的第一添加劑、含有q元素的第二添加劑和含有z元素的第三添加劑混合，得到混合物料；
8、對所述混合物料進行燒結處理，得到所述正極材料，所述正極材料包括化學式為li1-anixcoymnzxaqbzco2-c的材料，其中，0.80≤x＜0.96，y＞0，z＞0，0.0005≤a≤0.05，0.0005≤b≤0.05，0.0005≤c≤0.05，x+y+z+b＝1，x元素包括na和k中的至少一種，q元素包括al、zr、sr、sn、sb、si、ba、y、w、mo、nb、la、ta和ce中的至少一種，z元素包括f、cl和s中的至少一種。
9、在一些實施方式中，所述鎳鈷錳前驅體包括化學式為nimconmn1-m-n(oh)2的材料，其中，0.80≤m＜0.98，n＞0，m+n＜1。
10、在一些實施方式中，所述第一添加劑包括含有x元素的氧化物、含有x元素的碳酸鹽、含有x元素的氫氧化物和含有x元素的醋酸鹽中的至少一種。
11、在一些實施方式中，所述第二添加劑包括含有q元素的氧化物、含有q元素的碳酸鹽、含有q元素的氫氧化物和含有q元素的醋酸鹽中的至少一種。
12、在一些實施方式中，所述含有z元素的第三添加劑包括含有z元素的鹽類化合物。
13、在一些實施方式中，所述鋰源中鋰元素的摩爾數與所述鎳鈷錳前驅體的摩爾數之比為(1.01~1.06)：1。
14、在一些實施方式中，所述第一添加劑中x元素的摩爾數與所述鎳鈷錳前驅體的摩爾數之比為（0.001~0.1）：1。
15、在一些實施方式中，所述第二添加劑中q元素的摩爾數與所述鎳鈷錳前驅體的摩爾數之比為（0.001~0.1）：1。
16、在一些實施方式中，所述第三添加劑中z元素的摩爾數與所述鎳鈷錳前驅體的摩爾數之比為（0.001~0.1）：1。
17、在一些實施方式中，所述燒結處理包括：依次對所述混合物料進行第一燒結和第二燒結。
18、可選地，所述第一燒結的溫度為450℃~650℃，時間為2h~10h，氣氛為含氧氣氛。
19、可選地，所述第二燒結的溫度為650℃~900℃，時間為10h~20h，氣氛為含氧氣氛。
20、第三方面，本申請提供了一種正極極片，包括如第一方面所述的正極材料以及如第二方面所述的制備方法制得的正極材料中的至少一種。
21、第四方面，本申請提供了一種二次電池，包括如第三方面所述的正極極片。
22、第五方面，本申請提供了一種用電裝置，包括如第四方面所述的二次電池。
23、與傳統技術相比，本申請至少具有如下有益效果：
24、本申請利用x元素、q元素和z元素共摻雜，其中，x元素體相摻雜后占據li位，q元素體相摻雜后占據過渡金屬位，z元素體相摻雜后占據o位，通過不同位點協同摻雜，形成穩定的摻雜結構。不僅增大了高鎳正極材料的鋰層間距，有助于鋰的脫嵌并減弱li+/ni2+混排和相轉變，而且降低了鋰層與氧層之間的相互作用力，增大了鋰層與氧層的間距，加速了li+的傳輸，最終在維持高鎳單晶正極材料高容量發揮的同時，改善其循環穩定性。
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1.一種正極材料，其特征在于，所述正極材料包括化學式為Li1-aNixCoyMnzXaQbZcO2-c的材料，其中，0.80≤x＜0.96，y＞0，z＞0，0.0005≤a≤0.05，0.0005≤b≤0.05，0.0005≤c≤0.05，x+y+z+b＝1，X元素包括Na和K中的至少一種，Q元素包括Al、Zr、Sr、Sn、Sb、Si、Ba、Y、W、Mo、Nb、La、Ta和Ce中的至少一種，Z元素包括F、Cl和S中的至少一種。
2.如權利要求1所述的正極材料，其特征在于，所述Q元素包括Al、Zr和Sr；
3.如權利要求1所述的正極材料，其特征在于，所述正極材料包括單晶正極材料。
4.一種正極材料的制備方法，其特征在于，所述正極材料的制備方法包括：
5.如權利要求4所述正極材料的制備方法，其特征在于，所述正極材料的制備方法滿足如下條件中的至少一個：
6.如權利要求4所述正極材料的制備方法，其特征在于，所述正極材料的制備方法還滿足如下條件中的至少一個：
7.如權利要求4-6任一項所述正極材料的制備方法，其特征在于
8.一種正極極片，其特征在于，包括權利要求1-3中任一項所述的正極材料以及權利要求4-7中任一項所述的制備方法制得的正極材料中的至少一種。
9.一種二次電池，其特征在于，包括權利要求8所述的正極極片。
10.一種用電裝置，其特征在于，包括權利要求9所述的二次電池。
...【技術特征摘要】
1.一種正極材料，其特征在于，所述正極材料包括化學式為li1-anixcoymnzxaqbzco2-c的材料，其中，0.80≤x＜0.96，y＞0，z＞0，0.0005≤a≤0.05，0.0005≤b≤0.05，0.0005≤c≤0.05，x+y+z+b＝1，x元素包括na和k中的至少一種，q元素包括al、zr、sr、sn、sb、si、ba、y、w、mo、nb、la、ta和ce中的至少一種，z元素包括f、cl和s中的至少一種。
2.如權利要求1所述的正極材料，其特征在于，所述q元素包括al、zr和sr；
3.如權利要求1所述的正極材料，其特征在于，所述正極材料包括單晶正極材料。
4.一種正極材料的制備方法，其特征在于，所述正極材料的制備...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳鵬輝，吉長印，呂菲，徐寧，
申請(專利權)人：天津巴莫科技有限責任公司，
類型：發明
國別省市：
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