一种正极材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种正极材料及其制备方法和应用

【技术实现步骤摘要】
一种正极材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及电化学装置储能领域，尤其涉及一种正极材料及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]正极材料作为二次电池至关重要的功能组成部分，对改进二次电池的性能起着关键作用
。
目前主流的二次电池
(
如钠离子电池
)
的正极材料包括层状过渡金属氧化物
、
聚阴离子化合物
、
有机正极材料和普鲁士蓝类似物等
。
其中层状过渡金属氧化物以其理论容量高
、
结构简单
、
易于合成等特点成为最有希望的正极材料之一
。
而在层状过渡金属氧化物中镍基层状氧化物的研究最为广泛，但是，现阶段的镍基层状氧化物在作为正极材料时广泛存在残碱和产气等问题，影响组装二次电池的循环性能及安全性
。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种正极材料，该正极材料粒度分布均匀且适宜，能够有效克服现有技术存在的缺陷
。
[0004]本专利技术还提供一种正极材料的制备方法，该制备方法能够制备出上述的正极材料，并且制备工艺简单
。
[0005]本专利技术还提供一种正极片，该正极片包括上述正极材料，因此该正极片应用过程中表面残碱
、
产气等现象可以得到有效缓解
。
[0006]本专利技术还提供一种二次电池，该二次电池包括上述的正极片，因此该二次电池在循环性能以及安全性能方面具有优异表现
。
[0007]第一方面，本专利技术提供一种正极材料，该正极材料包括镍基层状氧化物；所述镍基层状氧化物的一次颗粒的粒径满足式1，且，满足式2和式3中的至少一个；
[0008]1.50≤D
V
3≤4.00
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式1；
[0009]0.75≤Dv3
‑
(Dv90
‑
Dv10)/Dv50≤2.40
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式2；
[0010]0.75≤(Dv90
‑
Dv10)/Dv50≤1.65
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式
3。
[0011]根据本专利技术的一实施方式，所述镍基层状氧化物的分子式为
Na
x
M
a
Ni
b
Q
c
T
d
O2；
[0012]其中，
0.7≤x≤1.1、0≤a≤0.2、0
＜
b≤0.8、0
＜
c<0.6、0≤d≤0.2
，且
b+c+d
＝1；
M
包括
Li
或
K
；
Q
包括
Cu、Fe、Mn、Ti、Zn、Co、Al、Zr、Y、Ca、Te、Sn、Sb、Rb、Cs、W、Ce、Mo、Ba、Mg、Ta、Nb、Sc、Sr
中的一种或多种；
T
包括
F、P、Cl、S
中的一种或多种
。
[0013]根据本专利技术的一实施方式，所述镍基层状氧化物为单晶
。
[0014]根据本专利技术的一实施方式，所述镍基层状氧化物的
X
射线衍射分析结果中，
(003)
峰半峰宽为
0.08
‑
0.2
°
,(104)
峰半峰宽为
0.06
‑
0.25
°
。
[0015]根据本专利技术的一实施方式，所述镍基层状氧化物的平均晶粒尺寸为
150
‑
190nm。
[0016]根据本专利技术的一实施方式，所述镍基层状氧化物中，一次颗粒的重量占比不低于
98
％
。
[0017]根据本专利技术的一实施方式，所述镍基层状氧化物的一次颗粒的粒径满足：
1.50≤
D
V
3≤3.50
，和
/
或
1.00≤Dv3
‑
(Dv90
‑
Dv10)/Dv50≤1.50。
[0018]第二方面，本专利技术提供一种上述正极材料的制备方法，包括以下步骤：
[0019]1)
将包括镍源的原料混合体系以2‑
5℃/min
的升温速率升温至
500
‑
850℃
，一次保温3‑
6h
后，以5‑
10℃/min
的升温速率升温至
800
‑
1100℃
，保温6‑
20h
，进行一次烧结，得到中间体；
[0020]2)
将所述中间体降温至室温，再以2‑
5℃/min
的升温速率对所述中间体升温至
300
‑
700℃
，二次保温3‑
6h
后，以5‑
10℃/min
的升温速率升温至
400
‑
900℃
，保温6‑
20h
，进行二次烧结；
[0021]其中，所述一次烧结的温度
>
所述一次保温的温度；所述二次烧结的温度
>
所述二次保温的温度
。
[0022]第三方面，本专利技术提供一种正极片，包括第一方面的任一种正极材料
。
[0023]第四方面，本专利技术提供一种二次电池，包括第三方面提供的正极片
。
[0024]本专利技术提供的正极材料微粉含量适宜，且粒度分布范围适宜，能够有效改善常规镍基层状氧化物正极材料普遍存在的碱量高和产气高等问题，进而能够提高二次电池的循环性能以及安全性能
。
附图说明
[0025]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，出示了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理
。
[0026]图1为实施例1制得的正极材料的扫描电镜图片；
[0027]图2为对比例1制得的正极材料的扫描电镜图片；
[0028]图3为对比例2制得的正极材料的扫描电镜图片；
[0029]图4为由实施例1制得的正极材料组装的电池的循环性能测试结果图；
[0030]图5为包括对比例1制得的正极材料组装的电池的循环性能测试结果图
。
具体实施方式
[0031]为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的方案，下面对本专利技术作进一步地详细说明
。
以下所列举具体实施方式只是对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例仅用于解释本专利技术，并非限定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种正极材料，其特征在于，包括镍基层状氧化物；所述镍基层状氧化物的一次颗粒的粒径满足式1，且，满足式2和式3中的至少一个；
1.50≤D
V
3≤4.00
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式1；
0.75≤Dv3
‑
(Dv90
‑
Dv10)/Dv50≤2.40
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式2；
0.75≤(Dv90
‑
Dv10)/Dv50≤1.65
式
3。2.
根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述镍基层状氧化物的分子式为
Na
x
M
a
Ni
b
Q
c
T
d
O2；其中，
0.7≤x≤1.1、0≤a≤0.2、0
＜
b≤0.8、0
＜
c<0.6、0≤d≤0.2
，且
b+c+d
＝1；
M
包括
Li
或
K
；
Q
包括
Cu、Fe、Mn、Ti、Zn、Co、Al、Zr、Y、Ca、Te、Sn、Sb、Rb、Cs、W、Ce、Mo、Ba、Mg、Ta、Nb、Sc、Sr
中的一种或多种；
T
包括
F、P、Cl、S
中的一种或多种
。3.
根据权利要求1或2所述的正极材料，其特征在于，所述镍基层状氧化物为单晶
。4.
根据权利要求3所述的正极材料，其特征在于，所述镍基层状氧化物的
X
射线衍射分析结果中，
(003)
峰半峰宽为
0.08
‑
0.2
°
,(104)
峰半峰宽为
0.06
‑
0.25
°
...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁旭婷，马树灯，胡玲，谢隆权，刘瑞，王尊志，
申请(专利权)人：宁波容百新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：