【技术实现步骤摘要】
本申请涉及储能领域。具体地，本申请涉及一种正极活性材料及其制备方法、二次电池和装置。
技术介绍
1、近年来，电动汽车逐渐受到人们的青睐。然而，相比于传统的燃油车，充电时间长、续航缩水快等问题成为阻碍电动汽车发展的主要问题。因此，快速充电(fast charging)能力和电池寿命的提升成为电池厂商和整车厂普遍的发展目标。电极材料在高倍率条件下的性能可以极大地影响电池的快充能力，而其充放电循环下的结构稳定性可以极大的影响电池的寿命，鉴于此，快速充电条件下的电极材料长期循环稳定性亟待解决。三元材料镍钴锰酸锂(ncm)是一种具有高使用容量的正极材料，是目前最常用的动力电池正极材料之一，但其存在动力学较差、相变、微裂纹等缺陷，导致其在快充条件下会发生快速的容量衰减，影响动力电池的续航。
2、因此，目前的正极活性材料及其制备方法、二次电池和装置仍有待改进。
技术实现思路
1、专利技术人发现，为了实现动力电池在快充条件下的循环稳定性，一方面需要改善正极材料的锂离子传输动力学，另一方面需要降低高soc(state of charge，电池荷电状态)下相变带来的微裂纹和界面副反应。鉴于此，本申请提供了一种正极活性材料及其制备方法、二次电池和装置。本申请提供的正极活性材料中二次颗粒具有中空辐射状(发射状)结构，可以很好的释放三元正极材料在高soc下相变产生的应力，减少应力产生的微裂纹，避免暴露的新鲜界面与电解液反应，从而实现材料的循环稳定性的提升；并且，该二次颗粒呈辐射状结构，一次颗粒的
2、本申请的一方面提供了一种正极活性材料，所述正极活性材料的化学式为lixniycozm1am2bocad，0.95≤x≤1.05，0≤y≤1，0≤z≤1，0≤a≤1，0≤b≤0.1，y+z+a+b＝1，1≤c≤2，0≤d≤2，c+d≤2，m1包括mn和al中的至少一种，m2包括zr、zn、cu、cr、sr、mo、mg、fe、ta、v、ti、y、la和nb中的至少一种，a包括n、f、s和cl中的至少一种；所述正极活性材料包括：二次颗粒，所述二次颗粒由一次颗粒聚集形成，所述二次颗粒的内部具有中空部，所述二次颗粒中的所述一次颗粒的长轴方向朝向所述中空部，且呈发射状排列；其中，采用背向散射电子衍射测试晶粒的取向分布，采集面为过所述二次颗粒的中心的截面，所述采集面的法线方向为z轴方向，所述二次颗粒中平行于所述z轴方向的<001>晶向的晶向比率为n，满足：15％≤n≤60％。
3、本申请的另一方面提供了一种正极活性材料的制备方法，该方法包括：将金属氧化物颗粒与碱性溶液混合，形成第一混合溶液；向所述第一混合溶液中加入金属盐混合溶液、沉淀剂和络合剂，依次进行加热反应处理和陈化处理，以形成内部具有中空结构的三元前驱体；其中，所述金属盐混合溶液包括ni、co和mn元素；将所述三元前驱体和掺杂剂进行混合，通过第一煅烧处理，以形成第一产物；将所述第一产物和第一包覆剂进行混合，通过第二煅烧处理，以形成第二产物；将所述第二产物和第二包覆剂进行混合，通过第三煅烧处理，以形成所述正极活性材料；其中，所述正极活性材料包括：二次颗粒，所述二次颗粒由一次颗粒聚集形成，所述二次颗粒的内部具有中空部，所述二次颗粒中的所述一次颗粒的长轴方向朝向所述中空部，且呈发射状排列。
4、本申请的又一方面提供了一种二次电池，该二次电池包括前面所述的正极活性材料或前面所述制备方法形成的所述正极活性材料。
5、本申请的又一方面提供了一种装置，该装置包括前面所述的二次电池。
6、本申请的有益效果为：
7、本申请的正极活性材料包括：一次颗粒聚集形成的二次颗粒，该二次颗粒的内部具有中空部，二次颗粒中一次颗粒的长轴方向朝向中空部，且呈发射状排列。一方面，二次颗粒具有中空辐射状(发射状)结构，可以很好的释放三元正极材料在高soc下相变产生的应力(晶间应力)，提升了材料结构稳定性，力学性能好，减少应力产生的微裂纹，避免暴露的新鲜界面与电解液反应，从而实现材料的循环稳定性的提升。另一方面，该二次颗粒的辐射状结构，一次颗粒的长径比更大，可以暴露更多的锂离子传输通道，实现良好的电解液浸润性，其晶体取向度(晶向比率)较高，取向接近的晶粒互相接触有利于锂离子的快速传输，提高材料倍率性能和充放电能力，从而满足高能量密度和快速充放电需求，提升快充条件下材料的循环稳定性以及延长材料的循环寿命。此外，该二次颗粒中一次颗粒的长轴方向朝向中空部，且呈发射状排列，径向方向排列的二次颗粒离子电导率高，导电性能优异，进一步降低了材料内部锂离子扩散阻抗。由此，基于以上改善，本申请的正极活性材料具有以下优点的至少之一：优异的材料结构稳定性、快充性能、倍率性能、循环稳定性能和日历寿命。
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1.一种正极活性材料，其特征在于，所述正极活性材料的化学式为LixNiyCozM1aM2bOcAd，0.95≤x≤1.05，0.8≤y≤1，0≤z≤0.2，0≤a≤0.2，0≤b≤0.1，y+z+a+b＝1，1≤c≤2，0≤d≤2，c+d≤2，M1包括Mn和Al中的至少一种，M2包括Zr、Zn、Cu、Cr、Sr、Mo、Mg、Fe、Ta、V、Ti、Y、La和Nb中的至少一种，A包括N、F、S和Cl中的至少一种；
2.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述二次颗粒中的至少一部分所述一次颗粒沿所述二次颗粒的中心朝向表面的径向方向以放射状排列；和/或
3.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述二次颗粒的平均直径为6.0μm～16μm；和/或
4.根据权利要求3所述的正极活性材料，其特征在于，所述二次颗粒的平均直径为7.5μm～14μm；和/或
5.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述二次颗粒的中心位于所述中空部所在的镂空区域内；和/或
6.根据权利要求5所述的正极活性材料，其特征在于，所述二
7.一种正极活性材料的制备方法，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述金属氧化物颗粒为Al2O3，平均粒径为0.5～1.5μm；和/或
9.一种二次电池，其特征在于，包括权利要求1～6任一项所述的正极活性材料或权利要求7～8任一项所述制备方法形成的所述正极活性材料。
10.一种装置，其特征在于，包括权利要求9所述的二次电池。
...【技术特征摘要】
1.一种正极活性材料，其特征在于，所述正极活性材料的化学式为lixniycozm1am2bocad，0.95≤x≤1.05，0.8≤y≤1，0≤z≤0.2，0≤a≤0.2，0≤b≤0.1，y+z+a+b＝1，1≤c≤2，0≤d≤2，c+d≤2，m1包括mn和al中的至少一种，m2包括zr、zn、cu、cr、sr、mo、mg、fe、ta、v、ti、y、la和nb中的至少一种，a包括n、f、s和cl中的至少一种；
2.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述二次颗粒中的至少一部分所述一次颗粒沿所述二次颗粒的中心朝向表面的径向方向以放射状排列；和/或
3.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述二次颗粒的平均直径为6.0μm～16μm；和/或
4.根据权利要求3所述的正极...
【专利技术属性】
技术研发人员：曲晓丹，孟宪慧，
申请(专利权)人：蔚来汽车科技安徽有限公司，
类型：发明
国别省市：
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