【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及正极材料，具体而言，涉及一种正极材料及其制备方法和电池。
技术介绍
1、虽然高镍层状正极材料具有较高的比容量和工作电位，但较高的镍含量和残留锂化合物引起的界面副反应导致正极活性物质的损失和电池容量的降低。由于正极材料对水分和氧的敏感性，正极材料上lioh、li2co3和一些吸附杂质的存在，使得li+的扩散更加困难。li2co3和lioh与链式碳酸盐岩溶剂进一步反应会产生大量气体，增加电阻，导致容量快速退化，危及电池安全性。随着富镍材料中ni含量的增加，诸如相变、水分敏感性、副反应、氧损失和机械不稳定性等问题就出现了。在高压等恶劣环境中循环后，氧气释放会更加明显，并且在热稳定性方面也会对电池产生重大影响。正极材料的晶界中含有大量的结构缺陷和位错,导致晶界区电阻增大，限制了离子电导率。正极材料的表面包覆层不均匀，容易形成界面电阻和电化学反应的活性位点，也会降低电池的化学稳定性。由此可知，正极材料的表面化学稳定性对电池的性能有重要影响。
2、有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供一种正极材料及其制备方法和电池，以解决现有技术中高镍单晶材料的li/ni混排严重，在空间上造成严重的li离子浓度不均匀性，从而导致晶内裂纹的产生和电化学性能的恶化的问题。
2、为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种正极材料，所述正极材料包括基体材料以及至少部分包覆在所述基体材料表面的壳层材料，所述基体材料包括镍元素、钴元素
3、进一步地，28nm≤ra<50nm。
4、进一步地，q=0.5*rs/ra+2.0*nli/nm，5.5≤q≤10.5。
5、进一步地，30nm≤ra≤40nm，300nm<rs<400nm，且8<rs/ra<13.5。
6、进一步地，正极材料的表面残余锂含量＜1500ppm，优选＜1200ppm。
7、进一步地，正极材料的d50为2-8μm，优选为3-5μm。
8、进一步地，0.4≤s≤0.8m2/g，其中，s为正极材料的比表面积。
9、进一步地，正极材料为单晶材料，且包括取向相同的晶粒，晶粒的粒径为0.5-3μm。
10、进一步地，所述正极材料的振实密度为：1.2~1.9g/cm3。
11、进一步地，所正极材料的压实密度为：2.8~3.3g/cm3。
12、进一步地，nli为0.96~1.01mol。
13、进一步地，正极材料中al元素的含量为1000~3000ppm。
14、进一步地，正极材料中co元素的含量为30000~85000ppm。
15、进一步地，正极材料包括内核的基体材料以及至少部分包覆在所述内核表面的壳层材料，所述基体材料的化学通式为，所述壳层材料的化学通式为liaalbcoco2，所述正极材料的化学通式为，其中，0.96＜α＜0.98，0.9<a<1.2，0.1<b<0.2，0.7<c<0.9，0.98≤≤1.01，0.8<x<1，0<y<0.2，0<z<0.2，x+y+z=1，m1为掺杂元素，m1选自a1、co、zr、b、ti、ca、ce、zn、cr、mg、y、la、sr、ba、w、mo、nb、si和sb中的至少一种。
16、根据本专利技术的另一个方面，还提供了一种正极材料的制备方法，该制备方法包括：步骤s1，将基体材料前驱体、锂源以及可选的掺杂剂混合，经第一焙烧，得到第一正极材料中间体；步骤s2，将第一正极材料中间体与钴源以及铝源混合，经第二焙烧，得到正极材料；其中，基体材料前驱体为镍钴锰三元正极材料前驱体；掺杂剂选自m1的碳酸盐、氢氧化物、羟基氧化物、氧化物或醋酸盐中的至少一种。
17、进一步地，铝源的加入量满足：0＜[n(al)]/[n(ni)+n(co)+n(mn)]≤0.03，优选为0.004＜[n(al)]/[n(ni)+n(co)+n(mn)]≤0.01。
18、进一步地，钴源的加入量满足：0＜[n(co)]/[n(ni)+n(co)+n(mn)]≤0.04，优选为0.01＜[n(co)]/[n(ni)+n(co)+n(mn)]≤0.03。
19、进一步地，锂源的加入量满足：1.04≤[n(li)]/[n(ni)+n(co)+n(mn)≤1.08，优选为1.05≤[n(li)]/[n(ni)+n(co)+n(mn)]≤1.06。
20、进一步地，第一正极材料中间体满足：1.02≤[n(li)]/[n(ni)+n(co)+n(mn)]≤1.06。
21、进一步地，步骤s2包括：步骤s21，将第一正极材料中间体进行粗破碎，得到粗破料；步骤s22，将粗破聊进行细粉碎，得到第二正极材料中间体；步骤s23，将第二正极材料与钴源以及铝源混合，经第二焙烧，得到正极材料；其中，粗破料满足：1.03≤[n(li)]/[n(ni)+n(co)+n(mn)]≤1.06，优选为1.04≤[n(li)]/[n(ni)+n(co)+n(mn)]≤1.05；第二正极材料中间体满足：1.02≤[n(li)]/[n(ni)+n(co)+n(mn)]≤1.04，优选为1.025≤[n(li)]/[n(ni)+n(co)+n(mn)]≤1.035。
22、根据本专利技术的第三方面，提供了一种电池，该电池包括第一方面提供的正极材料或按照第二方面提供的核壳正极材料提供的制备方法得到的正极材料。
23、应用本申请的技术方案，本申请提供的正极材料，其表面最大粗糙度rs和表面平均粗糙度ra满足6<rs/ra≤17.5，表明正极材料的表面存在局部区域的粗糙度远大于其它区域，由此，该部分较高的粗糙度区域能够有效改善正极材料的加工性能，有利于导电剂和粘结剂附着在材料表面，进而提高正极材料在浆料中的分散性和均匀性，降低锂离子电池的电荷转移阻抗。同时正极材料的其它区域形成的较低粗糙度，表明该区域具有更大的比表面积，能够产生更多的锂离子嵌入点，两者协同可以在保证正极材料加工性能的基础上优化正极材料的锂离子迁移性能，并且本申请中的正极材料包括基体材料以及至少部分包覆在所述基体材料表面的壳层材料，同时进一步控制0.98＜nli/nm＜1.00，使得壳层材料表面的残余li与co化合物发生化合物反应，而基体材料中的晶格li不被co所消耗，从而使得本申请提供的正极材料同时兼具部分区本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种正极材料，其特征在于，所述正极材料包括基体材料以及至少部分包覆在所述基体材料表面的壳层材料，所述基体材料包括镍元素、钴元素和锰元素，所述壳层材料包括Al元素和Co元素；
2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，28nm≤Ra<50nm。
3.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，Q=0.5*Rs/Ra+2.0*NLi/Nm，5.5≤Q≤10.5；
4.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，
7.根据权利要求1至5中任一项所述的正极材料，其特征在于，所述基体材料的化学通式为，所述壳层材料的化学通式为LiaAlbCocO2，所述正极材料的化学通式为，其中，0.96＜α＜0.98，0.9<a<1.2，0.1<b<0.2，0.7<c<0.9，0.98≤≤1.01，0.8<x<1，0<y<0.2，0<z<0.2，x+y+z=1
8.一种正极材料的制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1至7中任一项所述的正极材料，包括：
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述铝源的加入量满足：0＜[n(Al)]/[n(Ni)+n(Co)+n(Mn)]≤0.03；
10.一种电池，其特征在于，所述电池包括正极材料，所述正极材料包括权利要求1至7中任一项所述的正极材料或根据权利要求8至9中任一项所述的制备方法得到的正极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种正极材料，其特征在于，所述正极材料包括基体材料以及至少部分包覆在所述基体材料表面的壳层材料，所述基体材料包括镍元素、钴元素和锰元素，所述壳层材料包括al元素和co元素；
2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，28nm≤ra<50nm。
3.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，q=0.5*rs/ra+2.0*nli/nm，5.5≤q≤10.5；
4.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，
7.根据权利要求1至5中任一项所述的正极材料，其特征在于，所述基体材料的化学通式为，所述壳层材料的化学通式为liaalbcoco2，所述正极材料的化学通式为，其中，0.96＜α＜0.98，0.9&l...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨顺毅，温伟城，韦庭威，钟大春，罗亮，徐广涛，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：
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