【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池领域，具体涉及一种正极材料及其制备方法、锂离子电池。
技术介绍
1、近年来，随着电子产品的快速发展，人类社会对于高性能储能器件的需求也日益增加。大型自然能源发电储能、住宅储能、通信储能及电动汽车等储能产业正在快速兴起并迎来快速增长窗口期。锂离子电池作为新型储能技术中的最具应用前景动力源已引起了工业界和学术界的广泛关注。层状过渡金属氧化物三元材料(以下简称三元正极材料)作为锂离子电池正极材料中的重要分类，具有较为独特的晶体结构。基于过渡金属阳离子、锂离子与氧离子交替排列形成的二维扩散通道，三元正极材料中的锂离子能够得以成为电荷传输的载体并实现可逆的嵌入/脱出电化学行为。尽管目前该材料已经凭借其高比容量、高安全性等优点已经得到了广泛的商业应用，但在高功率充放电及长循环寿命上，三元正极材料还面临着较大的挑战。在高电流密度的应用场景下，锂离子会受制于较慢的离子扩散速度和狭窄的层间距而无法在过渡金属离子层间快速嵌入脱出，从而产生极化并造成锂离子与镍离子的混排，加剧正极材料与电解液界面的副反应，最终导致高功率条件下的容量损失和快速容量衰减。因此需要提供一种能够解决上述问题的技术方案。
技术实现思路
1、基于三元正极材料目前存在的低温放电时间短、高温循环寿命短的高功率应用场景缺陷，提供了一种正极材料及其制备方法、锂离子电池。该正极材料具有特定晶胞体积且晶胞体积与掺杂元素的含量满足特定关系，表明掺杂元素成功进入正极材料的过渡金属层间，由此能够促进锂离子在过渡金属层间的快速迁
2、本专利技术第一方面提供一种正极材料，其中，所述正极材料通过xrd获得的晶胞体积v为
3、所述正极材料具有式i所示的组成：
4、lianibcocmndaexfo2，1.0≤a≤1.08，0.3≤b≤1.0，0≤c≤0.3，0.1≤d
5、≤0.3，0.001≤e≤0.05，0≤f≤0.1；
6、其中，a选自na、k、rb、cs、be、mg、ca、sr、ba中的至少一种元素；x选自al、b、w、si中的至少一种元素；
7、所述正极材料中元素a的含量e与正极材料通过xrd获得的晶胞体积v之间满足：其中，晶胞体积v的单位是
8、本专利技术第二方面提供一种正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
9、s1、将锂盐、含元素a的化合物、正极材料前驱体进行混合，在含氧气氛中进行第一烧结，得到第一烧结料；
10、s2、将所述第一烧结料与水混合，在搅拌条件下，进行洗涤，固液分离，得到固相，对固相进行干燥，得到洗干料；
11、s3、将洗干料与可选地包覆剂进行混合，在含氧气氛中进行第二烧结，得到所述正极材料。
12、本专利技术第三方面提供一种由上述制备方法制得的正极材料。
13、本专利技术第四方面提供一种锂离子电池，其中，所述锂离子电池包括上述正极材料。
14、通过上述技术方案，本专利技术提供的正极材料及其制备方法、锂离子电池获得以下有益的效果：
15、本专利技术提供的共掺杂正极材料具有特定晶胞体积，且晶胞体积与掺杂元素的含量满足上述关系时，表明特定量的掺杂元素成功进入正极材料的过渡金属层间，由此能够促进锂离子在过渡金属层间的快速迁移，减少锂镍混排，提高正极材料在严苛高功率要求下的放电能力，还能有效减少电极表面副反应，提高材料在高温条件下的高功率循环保持率。
16、进一步地，本专利技术提供的正极材料具备更大的过渡金属层间距及更好的层状结构，能够支撑锂离子在过渡金属层间进行快速可逆迁移，因此可以表现出优异的高功率高温循环性能、高功率低温放电性能。
17、本专利技术中，所述正极材料的制备方法中，通过对正极材料前驱体、锂盐和含元素a的化合物混合烧结得到的第一烧结料进行水洗，使得元素a成功纳入了三元正极材料的过渡金属层间，使得第一烧结料的晶格结构中共掺杂元素分布的更加均匀，从而有效提升共掺杂元素的掺杂效果。除此之外，该步骤还能够有效避免残碱残留在正极材料表面引发电解液副反应发生。
18、进一步地，通过控制洗涤的条件使得洗存率满足特定的范围时，能够在保留晶格结构中有效掺杂元素的前提下，去除材料表面的残碱，解决普通掺杂元素掺杂过程中难以解决的碱富集难题。
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1.一种正极材料，其特征在于，所述正极材料通过XRD获得的晶胞体积V为
2.根据权利要求1所述的正极材料，其中，所述正极材料通过XRD获得的晶胞体积V为
3.根据权利要求1或2所述的共掺杂正极材料，其中，所述正极材料中元素A的含量e与正极材料通过XRD获得的(003)衍射峰2θ(003)之间满足：18.651°≤2θ(003)°+0.553°e≤18.711°；
4.一种正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，所述洗涤使得洗存率Δa＝正极材料中A的含量/第一烧结料中A的含量×100％满足：35％≤Δa≤80％，优选地，45％≤Δa≤75％，更优选地，51％≤Δa≤75％；
6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其中，所述步骤S1包括：
7.根据权利要求4-6中任意一项所述的制备方法，其中，所述锂盐、所述含元素A的化合物、所述正极材料前驱体、所述包覆剂的用量使得共掺杂正极材料中n(Li):n(Ni):n(Co):n(Mn):n(A):n(X)为a:b:c:d:
8.根据权利要求4-7中任意一项所述的制备方法，其中，所述第一烧结包括：以1-10℃/min的速率从室温升温至300-600℃后，经过6-10h升温至700-900℃后，在700-900℃下保温4-15h；
9.由权利要求4-8中任意一项所述的制备方法制得的共掺杂正极材料。
10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括权利要求1-3和9中任意一项所述的共掺杂正极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种正极材料，其特征在于，所述正极材料通过xrd获得的晶胞体积v为
2.根据权利要求1所述的正极材料，其中，所述正极材料通过xrd获得的晶胞体积v为
3.根据权利要求1或2所述的共掺杂正极材料，其中，所述正极材料中元素a的含量e与正极材料通过xrd获得的(003)衍射峰2θ(003)之间满足：18.651°≤2θ(003)°+0.553°e≤18.711°；
4.一种正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，所述洗涤使得洗存率δa＝正极材料中a的含量/第一烧结料中a的含量×100％满足：35％≤δa≤80％，优选地，45％≤δa≤75％，更优选地，51％≤δa≤75％；
6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其中，所述步骤s1包括：
7....
【专利技术属性】
技术研发人员：陈晨，张永强，张学全，刘亚飞，陈彦彬，
申请(专利权)人：北京当升材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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