【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池领域，具体而言，涉及一种无钴正极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、锂离子电池具有比能量高、工作电压高、循环寿命长、环境友好等优点，在日用电子产品中已经得到广泛应用。随着全球电动汽车和可再生能源产业的快速发展，锂离子电池的市场需求正在迅猛增长。作为锂离子电池的正极材料之一，镍酸锂具有高容量和低成本等优势，被广泛关注。然而，镍酸锂正极材料也存在一些问题，制约了其应用：充电态下ni4+的高氧化性造成材料表面和电解液易发生副反应，造成性能衰退；正极材料对水敏感，材料制备和电池制作工艺要求高；多晶颗粒存在晶间应力，容易产生裂纹，降低材料的稳定性等。现有技术中，采用水热反应，制备条件难以控制，或者其他制备工艺复杂，对材料结构造成较大的损害。
2、有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的一个目的在于提供一种无钴正极材料，通过铌和锑双元素协同作用，可固定表面氧，降低金属溶出，提升正极材料的相变可逆性。
2、本专利技术的另一个目的在于提供一种所述的无钴正极材料的制备方法，该方法制备工艺简单，周期短，产能较高且对环境友好。
3、本专利技术的另一个目的在于提供一种电池，具有优异的充放电容量和首效。
4、本专利技术的另一个目的在于提供一种用电设备。
5、为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
6、一种无钴正极材料，所述无钴正极材料的化学式包括lixni1-q-mnbqsbmo2，
7、在一种实施方式中，所述无钴正极材料的表面具有纳米级阳离子混合相层；所述无钴正极材料的表面具有nb-o离子键。
8、在一种实施方式中，所述纳米级阳离子混合相层的厚度为5～10nm。
9、在一种实施方式中，所述无钴正极材料的半峰宽fwhm(003)为0.09°～0.12°。
10、在一种实施方式中，所述无钴正极材料的残碱含量小于5000ppm。
11、在一种实施方式中，所述无钴正极材料的比表面积为0.2～0.4m2/g。
12、在一种实施方式中，所述无钴正极材料的振实密度为2.2～5g/cm3。
13、一种的无钴正极材料制备方法，包括以下步骤：
14、将镍氢氧化物、锂源、铌源和锑源进行混合，再于含氧气氛中进行烧结处理。
15、在一种实施方式中，所述锂源包括氢氧化锂和碳酸锂中的至少一种。
16、在一种实施方式中，所述铌源包括含nb的含氧酸盐、氢氧化物和氧化物中的至少一种。
17、在一种实施方式中，所述锑源包括含sb的含氧酸盐、氢氧化物和氧化物中的至少一种。
18、在一种实施方式中，所述镍氢氧化物和锂源按照镍元素和锂元素计的摩尔比为1:(1.03～1.05)；所述铌源的质量为所述镍氢氧化物的质量的0.1％～0.3％；所述锑源的质量为所述镍氢氧化物的质量的0.1％～0.3％。
19、在一种实施方式中，镍氢氧化物的硫含量≤800ppm，粒度d50＝10～12μm；δpsd＝1.15～1.25；比表面积为20～24m2/g；振实密度为1.8～2.5g/cm3；磁性异物＜30ppb；镍氢氧化物的含水量＜3000ppm。
20、在一种实施方式中，所述混合的转速为900～1100rpm，所述混合的时间为30～50min。
21、在一种实施方式中，所述烧结处理的温度为600～800℃，所述烧结处理的时间为10～16h。
22、在一种实施方式中，所述含氧气氛中，氧气的体积百分数为98％～99.5％；
23、在一种实施方式中，所述烧结处理的升温速率为2～4℃/min。
24、在一种实施方式中，所述烧结处理之后，对物料进行随炉冷却，再进行破碎处理和筛分处理。
25、一种电池，包括所述的无钴正极材料或者所述的无钴正极材料的制备方法制备得到的无钴正极材料。
26、一种用电设备，包括所述的电池。
27、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
28、(1)本专利技术的无钴正极材料，通过高价态nb(铌)元素和sb(锑)元素的协同作用，可在无钴正极材料的表面诱导形成纳米级阳离子混合相层，进而可提高正极材料中h2-h3相变可逆性，使其兼顾高容量和结构稳定性；同时，过渡元素nb在正极材料的表面形成nb-o离子键，进而可有效抑制表面氧的活性，提高材料结构稳定性，抑制电解液对材料的腐蚀，进而减少金属离子的溶出。本专利技术的无钴正极材料的结构稳定好，电化学性能好。
29、(2)所述的无钴正极材料的制备方法，该方法制备工艺简单，周期短，产能较高且对环境友好。
30、(3)本专利技术通过上述正极材料得到的电池具有更加优异的电化学性能，结构稳定性高，安全性能高。
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1.一种无钴正极材料，其特征在于，所述无钴正极材料的化学式包括LixNi1-q-mNbqSbmO2，其中，1.03≤x≤1.05，0.001≤q≤0.003，0.001≤m≤0.003。
2.根据权利要求1所述的无钴正极材料，其特征在于，所述无钴正极材料的表面具有纳米级阳离子混合相层；所述无钴正极材料的表面具有Nb-O离子键；
3.根据权利要求1所述的无钴正极材料，其特征在于，包含以下特征(1)至(4)中的至少一种：
4.一种无钴正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的无钴正极材料的制备方法，其特征在于，包含以下特征(1)至(5)中的至少一种：
6.根据权利要求4所述的无钴正极材料的制备方法，其特征在于，所述混合的转速为900～1100rpm，所述混合的时间为30～50min。
7.根据权利要求4所述的无钴正极材料的制备方法，其特征在于，包含以下特征(1)至(3)中的至少一种：
8.根据权利要求4所述的无钴正极材料的制备方法，其特征在于，所述烧结处理之后，对物料进行
9.一种电池，其特征在于，包括权利要求1～3中任一项所述的无钴正极材料或者权利要求4～7中任一项所述的无钴正极材料的制备方法制备得到的无钴正极材料。
10.一种用电设备，其特征在于，包括权利要求9所述的电池。
...【技术特征摘要】
1.一种无钴正极材料，其特征在于，所述无钴正极材料的化学式包括lixni1-q-mnbqsbmo2，其中，1.03≤x≤1.05，0.001≤q≤0.003，0.001≤m≤0.003。
2.根据权利要求1所述的无钴正极材料，其特征在于，所述无钴正极材料的表面具有纳米级阳离子混合相层；所述无钴正极材料的表面具有nb-o离子键；
3.根据权利要求1所述的无钴正极材料，其特征在于，包含以下特征(1)至(4)中的至少一种：
4.一种无钴正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的无钴正极材料的制备方法，其特征在于，包含以下特征(1)至(5)中的至少一种：<...
【专利技术属性】
技术研发人员：王凯，吉长印，吕菲，徐宁，
申请(专利权)人：天津巴莫科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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