【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于正极材料，尤其涉及正极材料及其制备方法、电池。
技术介绍
1、锂离子电池具有能量密度高、安全性能好、循环寿命长并且环境友好而被广泛应用于笔记本电脑、手机、数码产品等领域。正极材料的发展相较于大容量负极材料(约800-1000mah/g)的开发却较为缓慢。因此，目前研究人员将提高锂离子电池能量密度的注意力集中在了开发大容量和高电压正极材料上。
2、随着正极材料中镍含量的增加，不可避免地会造成锂镍混排、结构退化、热稳定性降低和残碱升高等问题，从而带来电池容量退化、循环降低和结构稳定性差，影响其安全和高性能使用。而且在高电压下，由于正极材料中锂离子的过度脱出，导致阳离子混排，进而造成晶格氧的脱出，电池产气的同时还会导致正极材料的容量、循环性能明显下降。另外正极材料在高电位时与电解液的副反应加剧，产生二氧化碳气体，使得正极材料的表层晶体结构发生变化，造成储锂位点丧失。
3、因此，如何提升正极材料的耐高电压性能，减少正极材料的晶体结构畸变是目前急需解决的问题之一。
技术实现思路
1、本申请提供一种正极材料及其制备方法、电池，本申请的正极材料具有优异的耐高电压性能，能够减少正极材料的晶体结构畸变，进而提高正极材料的结构稳定性和循环性能。
2、第一方面，本申请提供一种正极材料，所述正极材料的游离硝酸根的质量含量为qppm，10≤q≤100；且所述正极材料中粒径小于1μm的颗粒的数量占比为r％，8≤r≤16。
3、在一些实施方式中，所述
4、在一些实施方式中，所述正极材料的体积粒径分布满足：0.8≤(d90-d10)/d50≤2.0。
5、在一些实施方式中，所述正极材料的游离硫酸根的质量含量为k ppm，10≤k≤800。
6、在一些实施方式中，所述正极材料为单晶材料，所述正极材料包括取向相同的晶粒，所述晶粒的粒径为1μm～5μm。
7、在一些实施方式中，所述正极材料的化学通式为linnixcoynzmso2，其中，0.9≤n≤1.1，0＜x＜1，0＜y＜1，0＜z＜1，0≤s＜1，x+y+z+s＝1，n包括mn和al中的至少一种，m包括zr、mg、w、mo、ti、ba、sr、cr、zn、y、v、cu、b、nb中的至少一种。
8、在一些实施方式中，在首周充放电过程中，所述正极材料的结构恢复程度δ满足：99.7％≤δ≤100.0％；其中δ＝θ1/θ2*100％，θ1为首周充电起始时，利用x射线衍射测得所述正极材料在(003)晶面衍射峰的衍射角，θ2为首周放电结束时，利用x射线衍射测得所述正极材料在(003)晶面衍射峰的衍射角。
9、在一些实施方式中，所述正极材料的比表面积为0.5m2/g～1.5m2/g。
10、在一些实施方式中，所述正极材料的振实密度为1.0g/cm3～3.0g/cm3。
11、在一些实施方式中，所述正极材料的压实密度为2.5g/cm3～3.5g/cm3。
12、在一些实施方式中，所述正极材料的松装密度为0.5g/cm3～1.5g/cm3。
13、第二方面，本申请提供一种正极材料的制备方法，包括以下步骤：
14、将正极材料的氢氧化物前驱体进行硝酸化退火处理，该处理过程指的是在硝酸气氛中保温一定的时间进行的退火处理，得到含硝酸根离子的氧化物前驱体；
15、将包含硝酸根离子的氧化物前驱体及锂源的混合物进行一次烧结处理，并将一次烧结产物进行破碎，得到正极材料，其中，所述正极材料的游离硝酸根的质量含量为q ppm，10≤q≤100；所述正极材料中粒径小于1μm的颗粒的数量占比为r％，8≤r≤16。
16、第三方面，本申请提供一种电池，所述电池包括正极材料或上述正极材料的制备方法制得的正极材料。
17、本专利技术与现有技术相比，具备如下有益效果：
18、本申请在控制正极材料的游离硝酸根的质量含量在10ppm～100ppm之间，同时控制正极材料中粒径小于1μm的颗粒的数量占比在8％～16％之间，适量的小颗粒能够提升正极材料颗粒之间的堆叠紧密程度且不会带来过多的副反应，可以改善锂离子的传输，降低正极材料内阻，降低锂离子传输势垒，提升正极材料的脱嵌锂效率。在适量的游离硝酸根和粒径小于1μm的颗粒的协同作用下，能够改善正极材料的耐高电压性能、高容量的同时，提升正极材料的锂离子传输效率，改善正极材料的循环稳定性。
19、本申请提供的正极材料的制备方法，将正极材料的氢氧化物前驱体进行硝酸化退火处理，得到含硝酸根离子的氧化物前驱体；将包含硝酸根离子的氧化物前驱体及锂源的混合物进行一次烧结处理，氧化物前驱体在一次烧结过程中的反应活性低于氢氧化物前驱体的反应活性，有利于一次颗粒均匀生长，一次颗粒的粒径增大，粒径小于1μm的颗粒的数量占比减少。本申请制备得到的正极材料的游离硝酸根的质量含量在10ppm～100ppm之间，同时控制正极材料中粒径小于1μm的颗粒的数量占比在8％～16％之间，适量的小颗粒能够提升正极材料颗粒之间的堆叠紧密程度且不会带来过多的副反应，可以改善锂离子的传输，降低正极材料内阻，降低锂离子传输势垒，提升正极材料的脱嵌锂效率。在适量的游离硝酸根和粒径小于1μm的颗粒的协同作用下，能够改善正极材料的耐高电压性能、高容量的同时，提升正极材料的锂离子传输效率，改善正极材料的循环稳定性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种正极材料，其特征在于，所述正极材料的游离硝酸根的质量含量为Q ppm，10≤Q≤100；所述正极材料中粒径小于1μm的颗粒的数量占比为R％，8≤R≤16。
2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，其满足以下技术特征中的至少一种：
3.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述正极材料的游离硫酸根的质量含量为K ppm，10≤K≤800。
4.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述正极材料为单晶材料，所述正极材料包括取向相同的晶粒，所述晶粒的粒径为1μm～5μm。
5.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述正极材料的化学通式为LinNixCoyNzMsO2，其中，0.9≤n≤1.1，0＜x＜1，0＜y＜1，0＜z＜1，0≤s＜1，x+y+z+s＝1，N包括Mn和Al中的至少一种，M包括Zr、Mg、W、Mo、Ti、Ba、Sr、Cr、Zn、Y、V、Cu、B、Nb中的至少一种。
6.根据权利要求1～5任一项所述的正极材料，其特征在于，所述正极材料的比表面积为0.5m2/g～1.5m2/g。>
7.根据权利要求1～5任一项所述的正极材料，其特征在于，在首周充放电过程中，所述正极材料的结构恢复程度δ满足：99.7％≤δ≤100.0％；其中δ＝θ1/θ2*100％，θ1为首周充电起始时，利用X射线衍射测得所述正极材料在(003)晶面衍射峰的衍射角，θ2为首周放电结束时，利用X射线衍射测得所述正极材料在(003)晶面衍射峰的衍射角。
8.根据权利要求1～5任一项所述的正极材料，其特征在于，其满足以下技术特征中的至少一种：
9.一种正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.一种电池，其特征在于，所述电池包括权利要求1～8任一项的正极材料或权利要求9的正极材料的制备方法制得的正极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种正极材料，其特征在于，所述正极材料的游离硝酸根的质量含量为q ppm，10≤q≤100；所述正极材料中粒径小于1μm的颗粒的数量占比为r％，8≤r≤16。
2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，其满足以下技术特征中的至少一种：
3.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述正极材料的游离硫酸根的质量含量为k ppm，10≤k≤800。
4.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述正极材料为单晶材料，所述正极材料包括取向相同的晶粒，所述晶粒的粒径为1μm～5μm。
5.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述正极材料的化学通式为linnixcoynzmso2，其中，0.9≤n≤1.1，0＜x＜1，0＜y＜1，0＜z＜1，0≤s＜1，x+y+z+s＝1，n包括mn和al中的至少一种，m包括zr、mg、w、mo、ti、ba、sr、cr、z...
【专利技术属性】
技术研发人员：盛进之，刘国学，郑玉，宋雄，杨顺毅，黄友元，
申请(专利权)人：深圳市贝特瑞纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。