本申請(qǐng)涉及鋰離子電池,特別是涉及一種正極材料及其制備方法、正極片、鋰離子電池和用電設(shè)備。
背景技術(shù):
1、以鋰離子電池為代表的二次電池具有工作電壓高、能量密度高、安全性好和無(wú)記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn),已在便攜式電子設(shè)備、電動(dòng)汽車(chē)和混合動(dòng)力汽車(chē)等領(lǐng)域獲得了巨大的成功。目前,在傳統(tǒng)的二次電池中,三元材料因具有較高的容量和能量密度等優(yōu)勢(shì)而被廣泛應(yīng)用,但是目前的三元材料仍然存在循環(huán)性能和倍率性能不佳的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、基于此,本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N正極材料及其制備方法、正極片、鋰離子電池和用電設(shè)備,可以提升電池的循環(huán)性能和倍率性能。
2、本申請(qǐng)的第一方面提供了一種正極材料,包括:內(nèi)核和覆于所述內(nèi)核至少部分表面上的包覆層,所述內(nèi)核包含三元正極材料,所述三元正極材料滿(mǎn)足化學(xué)式linixcoymn1-x-yo2,0.6≤x<1,0<y≤0.1,所述包覆層包含磷酸錳。
3、在本申請(qǐng)的一些實(shí)施方式中,滿(mǎn)足如下條件中的一種或多種:
4、(1)所述包覆層在所述正極材料中的質(zhì)量占比為1%~5%,可選為2%~4%;
5、(2)所述包覆層的厚度小于10nm;
6、(3)所述正極材料中磷元素的含量為1500ppm~9000ppm,可選為3800ppm~5000ppm。
7、在本申請(qǐng)的一些實(shí)施方式中,所述三元正極材料的層間距為0.47nm~0.48nm。
8、本申請(qǐng)的第二方面提供了一種正極材料的制備方法,包括:
9、向包含三元正極材料基體和錳源的第一溶液中加入含磷酸二氫根源的第二溶液,反應(yīng)后制備包覆前體;
10、對(duì)所述包覆前體進(jìn)行焙燒處理,制備所述正極材料,所述正極材料包括內(nèi)核和覆于所述內(nèi)核至少部分表面上的包覆層,所述內(nèi)核包含三元正極材料,所述三元正極材料滿(mǎn)足化學(xué)式linixcoymn1-x-yo2,0.6≤x<1,0<y≤0.1,所述包覆層包含磷酸錳。
11、在本申請(qǐng)的一些實(shí)施方式中,滿(mǎn)足如下條件中的一種或多種:
12、(1)所述第一溶液中,所述錳源與所述三元正極材料基體的質(zhì)量比為(1.5~5):100;
13、(2)所述第一溶液中,所述三元正極材料基體與溶劑的質(zhì)量比為(0.1~3):1;
14、(3)所述磷酸二氫根源與所述錳源的質(zhì)量比為(45~50):100;
15、(4)所述第二溶液中,所述磷酸二氫根源與溶劑的質(zhì)量比為(0.077~0.385):1;
16、(5)所述錳源包括硫酸錳、乙酸錳和氯化錳中的一種或多種;
17、(6)所述磷酸二氫根源包括磷酸二氫銨、磷酸二氫鈉、磷酸二氫鋰和磷酸二氫鉀中的一種或多種。
18、在本申請(qǐng)的一些實(shí)施方式中,向包含三元正極材料基體和錳源的第一溶液中加入含磷酸二氫根源的第二溶液,包括:
19、在攪拌的條件下,將所述第二溶液滴加至所述第一溶液中;
20、可選地,所述滴加的速率為2.5ml/h~10ml/h。
21、在本申請(qǐng)的一些實(shí)施方式中,滿(mǎn)足如下條件中的一種或多種:
22、(1)所述焙燒處理的溫度為250℃~350℃;
23、(2)所述焙燒處理的時(shí)間為5h~6h;
24、(3)所述焙燒處理的氣氛包括氧氣氣氛和/或空氣氣氛。
25、本申請(qǐng)的第三方面提供了一種正極片,包括本申請(qǐng)第一方面的正極材料或通過(guò)本申請(qǐng)第二方面的制備方法制得的正極材料。
26、本申請(qǐng)的第四方面提供了一種鋰離子電池,包括本申請(qǐng)第三方面的正極片。
27、本申請(qǐng)的第五方面提供了一種用電設(shè)備,包括第四方面的鋰離子電池。
28、本申請(qǐng)的用電設(shè)備包括本申請(qǐng)?zhí)峁┑匿囯x子電池,因而至少具有與所述鋰離子電池相同的優(yōu)勢(shì)。
29、本申請(qǐng)?zhí)峁┑恼龢O材料包括內(nèi)核和包覆層,內(nèi)核包含的三元正極材料的鎳含量相對(duì)較高,通過(guò)在該高鎳三元正極材料的表面包覆含磷酸錳的包覆層,一方面,可利用磷酸根中鍵強(qiáng)較強(qiáng)的p-o鍵去阻止三元正極材料晶體骨架中氧離子的釋放,抑制正極材料自身結(jié)構(gòu)的坍塌,使其化學(xué)穩(wěn)定性得以提升,從而利于其倍率性能的提升。另一方面,包覆層可以將正極材料與電解液隔離,由此可提高正極材料的界面穩(wěn)定性,抑制其副反應(yīng),穩(wěn)定三元正極材料的晶體結(jié)構(gòu),從而利于提升正極材料的循環(huán)性能。
1.一種正極材料,其特征在于,包括:內(nèi)核和覆于所述內(nèi)核至少部分表面上的包覆層,所述內(nèi)核包含三元正極材料,所述三元正極材料滿(mǎn)足化學(xué)式linixcoymn1-x-yo2,0.6≤x<1,0<y≤0.1,所述包覆層包含磷酸錳。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極材料,其特征在于,滿(mǎn)足如下條件中的一種或多種:
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的正極材料,其特征在于,所述三元正極材料的層間距為0.47nm~0.48nm。
4.一種正極材料的制備方法,其特征在于,包括:
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法,其特征在于,滿(mǎn)足如下條件中的一種或多種:
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的正極材料,其特征在于,向包含三元正極材料基體和錳源的第一溶液中加入含磷酸二氫根源的第二溶液,包括:
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的制備方法,其特征在于,滿(mǎn)足如下條件中的一種或多種:
8.一種正極片,其特征在于,包括權(quán)利要求1~3任一項(xiàng)所述的正極材料或通過(guò)權(quán)利要求4~7任一項(xiàng)所述的制備方法制得的正極材料。
9.一種鋰離子電池,其特征在于,包括權(quán)利要求8所述的正極片。
10.一種用電設(shè)備,其特征在于,包括權(quán)利要求9所述的鋰離子電池。