正极材料及其制备方法技术

本申请提供一种正极材料及其制备方法

【技术实现步骤摘要】
正极材料及其制备方法、电池
[0001]本申请要求于
2023
年9月
28
日提交中国专利局，申请号为
202311290065.X、
专利技术名称为“正极材料及其制备方法
、
电池”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中
。


[0002]本专利技术属于正极材料
，尤其涉及一种正极材料及其制备方法
、
电池
。

技术介绍

[0003]锂离子电池具有能量密度高
、
安全性能好
、
循环寿命长并且环境友好而被广泛应用于笔记本电脑
、
手机
、
数码产品等领域
。
正极材料的发展相较于大容量负极材料
(
约
800
‑
1000mAh/g)
的开发却较为缓慢
。
因此，目前研究人员将提高锂离子电池能量密度的注意力集中在了开发大容量和高电压正极材料上
。
[0004]常用的层状结构的三元正极材料展现出高容量
、
高电压
、
循环寿命好和安全性好等特性，成为了动力电池开发的主要正极材料
。
然而随着三元正极材料中镍含量的增加，不可避免地会造成锂镍混排
、
结构退化
、
热稳定性降低和残碱升高等问题，从而带来电池容量退化
、
循环降低和结构稳定性差，影响其安全和高性能使用
。
[0005]目前，可以通过粉碎手段增大颗粒粒度分布宽度以提高极片压实密度，但是这种方式仅能提高极片的压实密度，并不能综合改善正极材料的结构稳定性及循环稳定性
。
[0006]因此，如何使得正极材料兼具较高的压实密度，还能进一步提高材料的结构稳定性及循环稳定性是目前所需的
。

技术实现思路

[0007]本申请的目的是为了提供一种正极材料及其制备方法
、
锂离子电池，本申请的正极材料能够兼具高压实密度
、
强结构稳定性及循环稳定性，使得正极材料能够发挥出更高的容量和倍率性能
。
[0008]第一方面，本申请提供一种正极材料，所述正极材料为单晶正极材料，所述正极材料的化学通式为
Li
a
Ni
x
M
y
O2，其中
0.98≤a≤1.05
，
0.60≤x
＜1，0＜
y≤0.40
，
M
选自
Co、Mn
和
Al
中的至少一种；
[0009]在所述正极材料的粒径数量分布图谱中，粒径为1μ
m
～4μ
m
范围内的颗粒具有
Pulse
函数分布的峰，且粒径为1μ
m
～4μ
m
范围内的颗粒粒径分布宽度为
Span(a)
，满足
0.8
＜
Span(a)
＜
1.4
；
[0010]粒径为
0.1
μ
m
～1μ
m
且不包含1μ
m
范围内的颗粒具有
Voigt
函数分布的峰，且粒径为
0.1
μ
m
～1μ
m
且不包含1μ
m
范围内的颗粒粒径分布宽度为
Span(b)
，满足
0.4
＜
Span(b)
＜
0.8。
[0011]在一些实施方式中，所述正极材料的化学通式为
Li
a
Ni
x
M
y
N1‑
x
‑
y
O2，
N
选自
Ti、Zr、Mg、Ca、Sr、Ba、Nb、Ta、Sb、Sn、W
和
Y
中的至少一种
。
[0012]在一些实施方式中，所述正极材料中
N
元素的质量含量为
500ppm
‑
10000ppm。
[0013]在一些实施方式中，所述正极材料的粒径分布满足：
Dmin
＞
0.1
μ
m
，
2.5
μ
m
＜
D50
＜
5.5
μ
m
，
Dmax
＜
14
μ
m。
[0014]在一些实施方式中，所述正极材料的粒径分布宽度满足：
1.2≤(D90
‑
D10)/D50
，
D10≤1.8
μ
m
，
D90≥5.5
μ
m。
[0015]在一些实施方式中，所述正极材料的粒径数量分布图谱中，所述正极材料具有至少两个粒径分布峰
。
[0016]在一些实施方式中，在所述正极材料的
XRD
图谱中，
(003)
晶面对应的特征峰的峰强度为
I
003
，所述正极材料
(104)
晶面对应的特征峰的峰强度为
I
104
，
I
003
/I
104
为
1.2
～
1.6。
[0017]在一些实施方式中，所述正极材料的比表面积为
0.6m2/g
～
1.5m2/g。
[0018]在一些实施方式中，所述正极材料的康塔振实密度
≥1.8g/cm3。
[0019]在一些实施方式中，所述正极材料的压实密度
≥3.2g/cm3。
[0020]在一些实施方式中，所述正极材料的松装密度
≥1.2g/cm3。
[0021]第二方面，本申请提供一种正极材料的制备方法，包括以下步骤：
[0022]配制含镍源及
M
源的混合盐溶液，并采用喷雾热解法将所述混合盐溶液进行喷雾干燥，得到前驱体，其中，控制喷嘴压径比
3.5
‑
40MPa/mm
，
M
选自
Co、Mn
和
Al
中的至少一种；
[0023]将前驱体及锂源的混合物进行一次烧结处理，得到正极材料
。
[0024]在一些实施方式中，所述前驱体的化学通式为
Ni
x
M
y
O2，其中，
0.60≤x
＜1，0＜
y≤0.40。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，所述正极材料为单晶正极材料，所述正极材料的化学通式为
Li
a
Ni
x
M
y
O2，其中
0.98≤a≤1.05
，
0.60≤x
＜1，0＜
y≤0.40
，
M
选自
Co、Mn
和
Al
中的至少一种；在所述正极材料的粒径数量分布图谱中，粒径为1μ
m
～4μ
m
范围内的颗粒具有
Pulse
函数分布的峰，且粒径为1μ
m
～4μ
m
范围内的颗粒粒径分布宽度为
Span(a)
，满足
0.8
＜
Span(a)
＜
1.4
；粒径为
0.1
μ
m
～1μ
m
且不包含1μ
m
范围内的颗粒具有
Voigt
函数分布的峰，且粒径为
0.1
μ
m
～1μ
m
且不包含1μ
m
范围内的颗粒粒径分布宽度为
Span(b)
，满足
0.4
＜
Span(b)
＜
0.8。2.
根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，其满足以下技术特征中的至少一种：
(1)
所述正极材料的化学通式为
Li
a
Ni
x
M
y
N1‑
x
‑
y
O2，
N
选自
Ti、Zr、Mg、Ca、Sr、Ba、Nb、Ta、Sb、Sn、W
和
Y
中的至少一种；
(2)
所述正极材料中
N
元素的质量含量为
500ppm
‑
10000ppm
；
(3)
所述正极材料的粒径分布满足：
D
min
＞
0.1
μ
m
，
2.5
μ
m
＜
D
50
＜
5.5
μ
m
，
D
max
＜
14
μ
m
；
(4)
所述正极材料的粒径分布宽度满足：
1.2≤(D
90
‑
D
10
)/D
50
，
D
10
≤1.8
μ
m
，
D
90
≥5.5
μ
m
；
(5)
所述正极材料的粒径数量分布图谱中，所述正极材料具有至少两个粒径分布峰
。3.
根据权利要求1或2所述的正极材料，其特征在于，其满足以下技术特征中的至少一种：
(1)
在所述正极材料的
XRD
图谱中，
(003)
晶面对应的特征峰的峰强度为
I
003
，所述正极材料
(104)
晶面对应的特征峰的峰强度为
I
104
，
I
003
/I
104
为
1.2
～
1.6
；
(2)
所述正极材料的比表面积为
0.6m2/g
～
1.5m2/g
；
(3)
所述正极材料的康塔振实密度
≥1.8g/cm3；
(4)

【专利技术属性】
技术研发人员：刘国学，谢谦，郑玉，杨顺毅，黄友元，
申请(专利权)人：深圳市贝特瑞纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：