【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂电池的，具体涉及一种正极活性材料及其制备方法、电化学装置。
技术介绍
1、为了解决能源危机、环境污染、气候变化、低碳经济等严峻问题，电动交通工具、大型动力电源及储能领域电源的研发和应用成为必然。锂离子电池目前已经成为人们生活中不可缺少的部分。
2、在锂离子电池首次充电过程中，有机电解液在石墨等负极材料的表面进行还原分解，形成一层固态电解质界面膜（sei），该sei膜会消耗正极中的锂，而且消耗锂的过程是不可逆转的。同时，sei膜的形成及消耗都需要消耗正极中的锂，造成电池的首次循环库伦效率偏低，降低了锂离子电池的容量及能量密度。
3、为了弥补锂的消耗，通常对正极或者负极进行预锂化。预锂化技术可以大大解决锂离子电池首次不可逆消耗和循环过程中锂损失的问题。而正极预锂化相比负极工艺简单，经济型强，成为电池企业预锂化的首选方案。目前，正极预锂化材料主要有铁酸锂以及富锂镍酸锂，但这两种材料残碱高，在空气中稳定性差，生产及使用难度高，极大的限制了预锂化技术在锂离子电池中的发展。
技术实现思路
1、针对上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种正极活性材料及其制备方法、电化学装置。
2、为实现上述目的，本专利技术提出如下解决方案：
3、一种正极活性材料，所述正极活性材料包括锂锰氧化物，所述正极活性材料的x射线衍射谱图在17°至20°范围内具有第一衍射峰θ1和第二衍射峰θ2，且所述第一衍射峰和第二衍射峰的峰位差δθ1满足 0＜δθ1=θ2
4、作为优选，所述正极活性材料的x射线衍射谱图在44°至47°范围内具有第三衍射峰和第四衍射峰，所述第三衍射峰和第四衍射峰的峰位差δθ2满足0＜︱δθ2︱＜2°。
5、作为优选，所述第三峰衍射峰峰强为ic，所述第二峰衍射峰峰强为id，满足0＜ic/id≤0.2。
6、作为优选，满足0.3≤id/ia≤0.6。
7、作为优选，所述正极活性材料具有层状结构，所述正极活性材料包含lixm1ymn1-yo2-zm2z，其中0.9≤x≤1.1，0＜y≤0.1，0＜z≤0.05， m1包括 al、nb、mg、ti、w、ga、zr、w、y、v、sr、mo、ag、sn、la、ce、cu、na、zn、fe、co、ni、cr、b 或 ca 中的一种或两种以上混合，m2包括s、n、f、cl或br中的一种或两种以上混合。
8、作为优选，所述正极活性材料满足条件(1)至(3) 中的至少一者：
9、（1）基于所述正极材料中mn元素的摩尔量，所述正极材料中m1元素的摩尔百分含量为a1，满足：0.1%≤a1≤10%，其中m1包括 al、nb、mg、ti、w、ga、zr、w、y、v、sr、mo、ag、sn、la、ce、cu、na、zn、fe、co、ni、cr、b 或 ca 中的至少一种；
10、（2）基于所述正极材料中mn元素的摩尔量，所述正极材料中m2元素的摩尔百分含量为b1,满足：0.1%≤b1≤5%，其中m2包括s、n、f、cl或br中的至少一种；
11、（3）所述正极材料中，li元素和mn元素的摩尔比为c1，c1满足：0.9≤c1≤1.1。
12、作为优选，基于所述正极活性材料的质量，所述正极活性材料表面残余氢氧化锂与碳酸锂含量之和不大于1%。
13、作为优选，所述正极活性材料的平均粒径dv50为1~20μm。
14、作为一个总的专利技术构思，本专利技术还提供一种正极活性材料的制备方法，包括：
15、将含mn化合物、锂源和可选的m1元素源、可选的m2元素源以及有机化合物进行充分混合得到混合物；将所述混合物在惰性气氛条件下在450~700℃下热处理2~8h后，升温至800~1150℃下热处理5~25h后，得到锂锰氧化物；其中，所述含锰化合物和所述锂源按照锂锰摩尔比li/mn为0.9~1.1的范围进行混合。
16、作为优选，所述有机物为葡萄糖、柠檬酸、乙二醇、聚乙二醇、聚丙烯、聚丙烯酰胺、蔗糖中的一种或两种以上混合。
17、作为优选，所述有机物的用量按照有机物质量与锂锰氧化物质量的比例为0.01~0.2。
18、作为优选，满足下列条件中的至少一者：
19、(1)所述惰性气氛包括氮气、氩气中的至少一种；
20、(2)所述含锰化合物物包括mn3o4、mno2、mno、mnco3、mn(oh)2、mnooh中的至少一种；
21、(3 )所述锂源包括氢氧化锂、碳酸锂、乙酸锂、硝酸锂或硫酸锂中的至少一种；
22、(4)所述m1元素包括al、nb、mg、ti、w、ga、zr、w、y、v、sr、mo、ag、sn、la、ce、cu、na、zn、fe、co、ni、cr、b 或 ca 中的至少一种；
23、(5)所述m1元素源包括cr2o3、al2o3、mgo、tio2、nb2o5、zro2、y2o3或ceo2中的至少一种；
24、(6)所述含mn化合物和所述m1元素源按照所述m1元素与mn元素的摩尔比为0.001~0.1的范围进行混合；
25、(7)所述m2元素包括s、n、f、cl或br中的至少一种。
26、(8)所述含mn化合物和所述m2元素源按照所述m2元素与mn元素的摩尔比为0.001~0.05的范围进行混合。
27、作为一个总的专利技术构思，本专利技术还提供一种电化学装置，包括正极，所述正极包括前述的正极活性材料或前述的正极材料的制备方法所制备的正极活性材料。
28、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
29、本申请的正极活性材料具有高的充电克容量以及低残碱，从而具有优异的空气稳定性，可以作为正极预锂化材料，提升电化学装置能量密度的基础上，提高电化学装置的循环性能，并促进预锂化技术在锂离子电池中的发展。
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1.一种正极活性材料，所述正极活性材料包括锂锰氧化物，其特征在于，所述正极活性材料的X射线衍射谱图在17°至20°范围内具有第一衍射峰θ1和第二衍射峰θ2，且所述第一衍射峰和第二衍射峰的峰位差Δθ1满足 0＜Δθ1=θ2-θ1＜2，且第二衍射峰的峰强IB与第一衍射峰的峰强IA满足0＜IB/IA≤0.15。
2.如权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述正极活性材料的X射线衍射谱图在44°至47°范围内具有第三衍射峰和第四衍射峰，所述第三衍射峰和第四衍射峰的峰位差Δθ2满足0＜︱Δθ2︱＜2°；
3.如权利要求2所述的正极活性材料，其特征在于，满足0.3≤ID/IA≤0.6。
4.如权利要求1~3任意一项所述的正极活性材料，其特征在于，所述正极活性材料具有层状结构，所述正极活性材料包含LixM1yMn1-yO2-zM2z，其中0.9≤x≤1.1，0＜y≤0.1，0＜z≤0.05，M1包括 Al、Nb、Mg、Ti、W、Ga、Zr、W、Y、V、Sr、Mo、Ag、Sn、La、Ce、Cu、Na、Zn、Fe、Co、Ni、Cr、B 或 Ca 中的一种或
5.如权利要求4所述的正极活性材料，其特征在于，所述正极活性材料满足条件(1)至(3)中的至少一者：
6.如权利要求1~5中任意一项所述的正极活性材料，其特征在于，基于所述正极活性材料的质量，所述正极活性材料表面残余氢氧化锂与碳酸锂含量之和不大于1%；所述正极活性材料的平均粒径Dv50为1~20μm。
7.一种正极活性材料的制备方法，其特征在于，包括：
8.如权利要求7所述的正极活性材料的制备方法，其特征在于，所述有机物为葡萄糖、柠檬酸、乙二醇、聚乙二醇、聚丙烯、聚丙烯酰胺、蔗糖中的一种或两种以上混合；
9.如权利要求7所述的正极活性材料的制备方法，其特征在于，满足下列条件中的至少一者：
10.一种电化学装置，包括正极，所述正极包括权利要求1~6中任意一项所述的正极活性材料或根据权利要求7~9中任意一项所述的正极材料的制备方法所制备的正极活性材料。
...【技术特征摘要】
1.一种正极活性材料，所述正极活性材料包括锂锰氧化物，其特征在于，所述正极活性材料的x射线衍射谱图在17°至20°范围内具有第一衍射峰θ1和第二衍射峰θ2，且所述第一衍射峰和第二衍射峰的峰位差δθ1满足 0＜δθ1=θ2-θ1＜2，且第二衍射峰的峰强ib与第一衍射峰的峰强ia满足0＜ib/ia≤0.15。
2.如权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述正极活性材料的x射线衍射谱图在44°至47°范围内具有第三衍射峰和第四衍射峰，所述第三衍射峰和第四衍射峰的峰位差δθ2满足0＜︱δθ2︱＜2°；
3.如权利要求2所述的正极活性材料，其特征在于，满足0.3≤id/ia≤0.6。
4.如权利要求1~3任意一项所述的正极活性材料，其特征在于，所述正极活性材料具有层状结构，所述正极活性材料包含lixm1ymn1-yo2-zm2z，其中0.9≤x≤1.1，0＜y≤0.1，0＜z≤0.05，m1包括 al、nb、mg、ti、w、ga、zr、w、y、v、sr、mo、ag、sn、la、ce、cu、na、zn、f...
【专利技术属性】
技术研发人员：邹景田，田毅，
申请(专利权)人：绍兴羽能新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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