【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电池领域，具体地，涉及多元正极活性材料及其制备方法、正极极片、电池。
技术介绍
1、人们对电力需求不断增长，锂离子电池由于其能量密度高、工作电压高、工作温度范围宽、存储寿命长等优点，在军用和民用小电器中得到了广泛的应用。正极活性材料是锂离子电池最为关键的原材料，是影响锂电池电化学性能的决定性因素，对电池的能量密度及安全性能起主导作用。镍钴锰三元正极活性材料因其能量密度高备受关注。但是，相关技术中的正极活性材料整体粒径分布不均匀，会在一定程度上降低电池的循环性能。
技术实现思路
1、本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
2、本申请第一方面提出了一种多元正极活性材料，所述多元正极活性材料包括：lianixmnycozm1bm2co2，0.9≤a≤1.1，0.5≤x≤1，0≤y＜0.5，0≤z＜0.5，0≤b≤0.03，0≤c≤0.05，m1和m2分别独立地包括ba、ra、zr、fe、ca、zn、b、w、nb、cd、pb、si、mo、cu、v、ta、cr、la、al、ce、er、ho、y、mg、sr、ti中的至少一种；其中，0≤|(dn50-p50)|/p50×100％≤20％；dn50为多元正极活性材料颗粒尺寸数量分布百分数达到50％时所对应的粒径，p50为所述多元正极活性材料在扫描电子显微镜下n1个颗粒的卡规直径的平均值，n1≥500。由此，提高多元正极活性材料粒径的均一性，循环过程中提高材料的稳定性，降低正极活性材料被电解液腐蚀的概率，提高
3、根据本申请的一些实施例，0≤|(dn50-p50)|/p50×100％≤15％。由此，提高多元正极活性材料粒径的均一性，循环过程中提高材料的稳定性，降低正极活性材料被电解液腐蚀的概率，提高电池的循环性能。
4、根据本申请的一些实施例，1.0≤a≤1.50，其中，a为n2个所述多元正极活性材料颗粒的pl/ps的平均值，n2≥500，pl为扫描电子显微镜下所述多元正极活性材料单个颗粒的外接矩形的长轴的长度，单位为μm，ps为扫描电子显微镜下所述多元正极活性材料单个颗粒的外接矩形的短轴的长度，单位为μm，可选地，1.0≤a≤1.45。由此，提高正极活性材料圆润度，提高正极活性材料的对称性，提高正极极片的压实密度，提高电池的能量密度。
5、根据本申请的一些实施例，1.0≤dv10/dn10≤2.0，其中，dv10为所述多元正极活性材料颗粒尺寸体积分布百分数达到10％时所对应的粒径，单位为μm，dn10为所述多元正极活性材料颗粒尺寸数量分布百分数达到10％时所对应的粒径，单位为μm，可选地，1.2≤dv10/dn10≤1.6。由此，减少正极活性材料中微粉的含量，提高正极活性材料的均一性，提高电池的循环性能。
6、根据本申请的一些实施例，0.9≤(p90-p10)/p50≤1.3，可选地，0.95≤(p90-p10)/p50≤1.2，其中，p90为所述多元正极活性材料在扫描电子显微镜下n1个颗粒的卡规直径数量分布百分数达到90％时所对应的粒径，p10为所述多元正极活性材料在扫描电子显微镜下n1个颗粒的卡规直径数量分布百分数达到10％时所对应的粒径。由此，提高正极活性材料的均一性，减小材料中大颗粒以及微粉的数量，提高正极活性材料的耐压能力，提高正极极片的压实密度，提高电池的能量密度。
7、根据本申请的一些实施例，0≤(dn50-dn501)/dn50×100％≤25％，其中，dn501为经过8.5t压力压裂后，所述多元正极活性材料颗粒尺寸的数量分布百分数达到50％时所对应的粒径，可选地，0≤(dn50-dn501)/dn50×100％≤20％。由此，提高正极活性材料的耐压能力，提高正极极片的压实密度，提高电池的能量密度。
8、根据本申请的一些实施例，所述多元正极活性材料满足以下条件的至少之一：2.5μm≤p50≤5μm，可选地，3μm≤p50≤4μm；2μm≤dn50≤5μm，可选地，3μm≤dn50≤4.5μm；4μm≤dv50≤9μm，可选地，5μm≤dv50≤8μm，其中，dv50为所述多元正极活性材料体积分布百分数达到50％时所对应的粒径；dv0≥1.0μm，其中，dv0为所述多元正极活性材料粒度测试的体积分布所对应的最小粒径。由此，提高多元正极活性材料的均一性，提高电池的能量密度和循环性能。
9、根据本申请的一些实施例，所述多元正极活性材料的比表面积为s，且满足：0.25m2/g≤s≤0.5m2/g，可选地，0.3m2/g≤s≤0.45m2/g。由此，减小正极活性材料的比表面积，提高对正极活性材料包覆的效果，降低电解液与正极活性材料直接接触的概率，降低正极活性材料被腐蚀的风险，提高电池的循环性能。
10、根据本申请的一些实施例，在8.5t压力下，所述多元正极活性材料的压实密度为pd，且满足：pd≥3.4g/cm3，可选地，3.5g/cm3≤pd≤4.0g/cm3。由此，提高正极极片的压实密度，提高电池的能量密度。
11、本申请第二方面提供了一种制备本申请第一方面提出的多元正极活性材料的方法，所述方法包括：将ni源、co源、mn源、第一锂源、m1源混合，经第一次烧结，以获得预烧结产物；将所述预烧结产物与第二锂源混合，经第二次烧结，以获得所述多元正极活性材料；其中，按照化学计量比，0.65≤[n(li1)]/[n(ni)+n(co)+n(mn)]≤0.98，1.0≤[n(li1+li2)]/[n(ni)+n(co)+n(mn)]≤1.1，n(li1)为所述第一锂源中li元素的物质的量，n(li1+li2)为所述第一锂源和所述第二锂源中li元素的总的物质的量。由此，通过两次烧结、两次加入锂源，提高单晶的生成效率，提高正极活性材料颗粒的均一性。
12、根据本申请的一些实施例，所述方法满足以下条件的至少之一：0.7≤[n(li1)]/[n(ni)+n(co)+n(mn)]≤0.9；1.01≤[n(li1+li2)]/[n(ni)+n(co)+n(mn)]≤1.06。
13、根据本申请的一些实施例，所述方法满足以下条件的至少之一：所述第一锂源包括碳酸锂、硫化锂、氯化锂、氟化锂、氢氧化锂、氧化锂、醋酸锂中的至少一种；所述第二锂源包括氢氧化锂、草酸锂、醋酸锂中的至少一种。由此，第二次烧结时补充的第二锂源活性较高，可在预烧结产物的表面进行反应，对预烧结产物的表面进行修饰，提高正极活性材料的球形度。
14、根据本申请的一些实施例，所述第二次烧结的温度与所述第一次烧结的温度的差为50℃-500℃，可选为100℃-300℃。由此，提高ni源、co源、mn源、第一锂源的反应效率，提高单晶的生成效率。
15、根据本申请的一些实施例，所述方法满足以下条件的至少之一：所述第一次烧结的温度为700℃-1000℃，所述第一次烧结的时间为5h-15h；所述第二次烧结的温度为800℃-1300℃，所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多元正极活性材料，其特征在于，包括：LiaNixMnyCozM1bM2cO2，0.9≤a≤1.1，0.5≤x≤1，0≤y＜0.5，0≤z＜0.5，0≤b≤0.03，0≤c≤0.05，M1和M2分别独立地包括Ba、Ra、Zr、Fe、Ca、Zn、B、W、Nb、Cd、Pb、Si、Mo、Cu、V、Ta、Cr、La、Al、Ce、Er、Ho、Y、Mg、Sr、Ti中的至少一种；其中，
2.根据权利要求1所述的多元正极活性材料，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的多元正极活性材料，其特征在于，1.0≤A≤1.50，其中，A为n2个所述多元正极活性材料颗粒的PL/PS的平均值，n2≥500，PL为扫描电子显微镜下所述多元正极活性材料单个颗粒的外接矩形的长轴的长度，单位为μm，PS为扫描电子显微镜下所述多元正极活性材料单个颗粒的外接矩形的短轴的长度，单位为μm，可选地，1.0≤A≤1.45。
4.根据权利要求1-3任一项所述的多元正极活性材料，其特征在于，1.0≤Dv10/Dn10≤2.0，其中，Dv10为所述多元正极活性材料颗粒尺寸体积分布百分数达到1
5.根据权利要求4所述的多元正极活性材料，其特征在于，0.9≤(P90-P10)/P50≤1.3，可选地，0.95≤(P90-P10)/P50≤1.2，其中，P90为所述多元正极活性材料在扫描电子显微镜下n1个颗粒的卡规直径数量分布百分数达到90％时所对应的粒径，P10为所述多元正极活性材料在扫描电子显微镜下n1个颗粒的卡规直径数量分布百分数达到10％时所对应的粒径。
6.根据权利要求5所述的多元正极活性材料，其特征在于，0≤(Dn50-Dn501)/Dn50×100％≤25％，其中，Dn501为经过8.5T压力压裂后，所述多元正极活性材料颗粒尺寸的数量分布百分数达到50％时所对应的粒径，可选地，0≤(Dn50-Dn501)/Dn50×100％≤20％。
7.根据权利要求6所述的多元正极活性材料，其特征在于，满足以下条件的至少之一：
8.根据权利要求4所述的多元正极活性材料，其特征在于，所述多元正极活性材料的比表面积为S，且满足：0.25m2/g≤S≤0.5m2/g，可选地，0.3m2/g≤S≤0.45m2/g。
9.根据权利要求4所述的多元正极活性材料，其特征在于，在8.5T压力下，所述多元正极活性材料的压实密度为PD，且满足：PD≥3.4g/cm3，可选地，3.5g/cm3≤PD≤4.0g/cm3。
10.一种制备权利要求1-9任一项所述的多元正极活性材料的方法，其特征在于，包括：
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，满足以下条件的至少之一：
12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，满足以下条件的至少之一：
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述第二次烧结的温度与所述第一次烧结的温度的差为50℃-500℃，可选为100℃-300℃。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，满足以下条件的至少之一：
15.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括：将所述多元正极活性材料与M2源混合，经第三次烧结，以在所述多元正极活性材料的至少部分表面形成含有所述M2的包覆层。
16.一种正极极片，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的多元正极活性材料或权利要求10-15任一项所述的方法制备的多元正极活性材料。
17.一种电池，其特征在于，包括权利要求16所述的正极极片。
...【技术特征摘要】
1.一种多元正极活性材料，其特征在于，包括：lianixmnycozm1bm2co2，0.9≤a≤1.1，0.5≤x≤1，0≤y＜0.5，0≤z＜0.5，0≤b≤0.03，0≤c≤0.05，m1和m2分别独立地包括ba、ra、zr、fe、ca、zn、b、w、nb、cd、pb、si、mo、cu、v、ta、cr、la、al、ce、er、ho、y、mg、sr、ti中的至少一种；其中，
2.根据权利要求1所述的多元正极活性材料，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的多元正极活性材料，其特征在于，1.0≤a≤1.50，其中，a为n2个所述多元正极活性材料颗粒的pl/ps的平均值，n2≥500，pl为扫描电子显微镜下所述多元正极活性材料单个颗粒的外接矩形的长轴的长度，单位为μm，ps为扫描电子显微镜下所述多元正极活性材料单个颗粒的外接矩形的短轴的长度，单位为μm，可选地，1.0≤a≤1.45。
4.根据权利要求1-3任一项所述的多元正极活性材料，其特征在于，1.0≤dv10/dn10≤2.0，其中，dv10为所述多元正极活性材料颗粒尺寸体积分布百分数达到10％时所对应的粒径，单位为μm，dn10为所述多元正极活性材料颗粒尺寸数量分布百分数达到10％时所对应的粒径，单位为μm，可选地，1.2≤dv10/dn10≤1.6。
5.根据权利要求4所述的多元正极活性材料，其特征在于，0.9≤(p90-p10)/p50≤1.3，可选地，0.95≤(p90-p10)/p50≤1.2，其中，p90为所述多元正极活性材料在扫描电子显微镜下n1个颗粒的卡规直径数量分布百分数达到90％时所对应的粒径，p10为所述多元正极活性材料在扫描电子显微镜下n1个颗粒的卡规直径数量分布百分数达到10％时所对应的粒径。
6.根据权利要求5所述的多元正极活性材料，其特征在于，0≤(dn50-...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵甜梦，黄辰翔，宋顺林，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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