本发明涉及电池领域,具体涉及一种富镍多元正极材料及其制备方法和应用。
背景技术:
1、随着锂离子电池的发展,富镍多元正极材料由于具有高能量密度和高电压等有点而被广泛应用,然而,富镍多元正极材料普遍存在着残碱含量高等问题,影响电池性能,具体会导致电池容量低、阻抗大、容易产气等问题。
技术实现思路
1、本发明提供一种富镍多元正极材料及其制备方法和应用,能够减少富镍多元正极材料的残碱含量,改善电池性能,具体可兼顾提高电池容量、降低电池阻抗、减少电池产气等,有效克服现有技术存在的缺陷。
2、本发明的一方面,提供一种富镍多元正极材料,所述富镍多元正极材料包括过渡金属元素,所述过渡金属元素包括镍元素,所述过渡金属元素中的所述镍元素的摩尔含量大于或等于60%;以质量计,所述富镍多元正极材料的残碱含量小于或等于3%,所述残碱含量为碳酸锂的含量和由氢氧化锂的含量换算而成的碳酸锂的含量之和。
3、根据本发明的一实施方式,所述富镍多元正极材料满足:将所述富镍多元正极材料与水按照(5±0.5):100的质量比混合,所得溶液的ph为10~12.5。
4、根据本发明的一实施方式,所述富镍多元正极材料的比表面积为0.2m3/g~1m3/g;和/或,所述富镍多元正极材料的粒径dv50为6μm~18μm。
5、根据本发明的一实施方式,所述富镍多元正极材料包括镍钴锰酸锂基三元材料和/或镍钴铝酸锂基三元材料。
6、根据本发明的一实施方式,所述富镍多元正极材料的化学式为liniacoba(1-a-b)mco2,0.6≤a≤1.0,0<b≤0.4,0≤c≤0.05,a包括mn和/或al,m包括co、mn、al、zn、mg、ti、zr、sr、ca、sb、nb、mo、v、y、la、ce、w、b、f中的至少一种。
7、本发明的另一方面,提供一种上述富镍多元正极材料的制备方法,包括以下步骤:将富镍前驱体与锂源混合,在氧气气氛下进行第一热处理,得到中间体;将所述中间体在氧气气氛下进行第二热处理,得到所述富镍多元正极材料;其中,所述第二热处理的温度大于所述第一热处理的温度,所述第一热处理的温度为250~600℃,所述第二热处理的温度为600~1000℃。
8、根据本发明的一实施方式,所述锂源的粒径dv50为100~400μm。
9、根据本发明的一实施方式,所述第一热处理的过程中,氧气的通气流量为150~300m3/h;和/或,所述第一热处理的时间为2~8h;和/或,采用回转窑进行所述第一热处理;和/或,所述第二热处理的过程中,氧气的通气流量为150~300m3/h;和/或,所述第二热处理的时间为5~15h;和/或,采用辊道窑或推板窑进行所述第二热处理;和/或,所述将所述中间体在氧气气氛下进行第二热处理的过程包括:将所述中间体与含有m元素的m源混合后,在氧气气氛下进行第二热处理,得到所述富镍多元正极材料。
10、本发明的另一方面,提供一种正极片,包括上述富镍多元正极材料。
11、根据本发明的一实施方式,所述正极片包括正极集流体、以及存在于所述正极集流体表面的正极活性物质层,所述正极活性物质层包括正极活性材料、导电剂和粘结剂,所述正极活性材料包括所述富镍多元正极材料;其中,基于所述正极活性物质层的总质量,所述正极活性材料的质量分数为80%~98%,所述导电剂的质量分数为1.5%~15%,所述粘结剂的质量分数为0.5%~5%。
12、本发明的另一方面,提供一种电池,所述电池包括上述正极片。
13、本发明中,富镍多元正极材料具有高镍含量,同时具有低残碱,可在实现富镍多元正极材料高能量密度的同时减少其残碱含量,改善电池性能,具体可兼顾提高电池容量、降低电池阻抗、减少电池产气等。
14、此外,本发明的富镍多元正极材料还具有制备过程简单、制备效率高、成本低等优势,利于实际产业化应用。
1.一种富镍多元正极材料,其特征在于,所述富镍多元正极材料包括过渡金属元素,所述过渡金属元素包括镍元素,所述过渡金属元素中的所述镍元素的摩尔含量大于或等于60%;
2.根据权利要求1所述的富镍多元正极材料,其特征在于,所述富镍多元正极材料满足:将所述富镍多元正极材料与水按照(5±0.5):100的质量比混合,所得溶液的ph为10~12.5。
3.根据权利要求1所述的富镍多元正极材料,其特征在于,
4.根据权利要求1所述的富镍多元正极材料,其特征在于,所述富镍多元正极材料包括镍钴锰酸锂基三元材料和/或镍钴铝酸锂基三元材料。
5.根据权利要求1-4任一项所述的富镍多元正极材料,其特征在于,所述富镍多元正极材料的化学式为liniacoba(1-a-b)mco2,0.6≤a≤1.0,0<b≤0.4,0≤c≤0.05,a包括mn和/或al,m包括co、mn、al、zn、mg、ti、zr、sr、ca、sb、nb、mo、v、y、la、ce、w、b、f中的至少一种。
6.一种权利要求1-5任一项所述的富镍多元正极材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述锂源的粒径dv50为100~400μm。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法,其特征在于,
9.一种正极片,其特征在于,包括权利要求1-5任一项所述的富镍多元正极材料。
10.根据权利要求9所述的正极片,其特征在于,所述正极片包括正极集流体、以及存在于所述正极集流体表面的正极活性物质层,所述正极活性物质层包括正极活性材料、导电剂和粘结剂,所述正极活性材料包括所述富镍多元正极材料;其中,基于所述正极活性物质层的总质量,所述正极活性材料的质量分数为80%~98%,所述导电剂的质量分数为1.5%~15%,所述粘结剂的质量分数为0.5%~5%。
11.一种电池,其特征在于,所述电池包括权利要求9或10所述的正极片。
