正极活性材料及其制备方法、正极极片、二次电池和用电装置与流程

本技术涉及电池，特别是涉及一种正极活性材料及其制备方法、正极极片、二次电池和用电装置。

背景技术：

1、这里的陈述仅提供与本技术有关的背景信息，而不必然构成现有技术。

2、近年来，随着以二次电池为代表的锂离子电池的应用范围越来越广泛，锂离子电池广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，以及电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域。由于锂离子电池取得了极大的发展，因此对其能量密度、循环性能和安全性能等也提出了更高的要求。

技术实现思路

1、本技术提供一种正极活性材料及其制备方法、正极极片、二次电池和用电装置，可提升二次电池的循环性能。

2、为了达到上述目的，本技术的第一方面提供了一种正极活性材料，包括含有活性物质的颗粒，所述活性物质包括锂镍锰基氧化物，所述锂镍锰基氧化物满足化学式li1+xmynizmn2-y-zo4-qqq，其中，-0.3≤x≤0.3，0≤y≤0.3，0

3、在本技术的一些实施方式中，所述球形颗粒在所述一次颗粒中的数量百分比满足：5%≤n≤50%。

4、在本技术的一些实施方式中，所述锂镍锰基氧化物具有尖晶石相晶体结构。

5、在本技术的一些实施方式中，所述含有活性物质的颗粒包括含有单一活性物质的颗粒。

6、在本技术的一些实施方式中，所述含有活性物质的颗粒包括多种含有活性物质的颗粒的混合颗粒，其中，多种所述活性物质各自独立地包括所述锂镍锰基氧化物，所述锂镍锰基氧化物各自独立地满足化学式li1+xmynizmn2-y-zo4-qqq，-0.3≤x≤0.3，0≤y≤0.3，0

7、在本技术的一些实施方式中，所述球形颗粒的平均粒径d1满足：1μm≤d1≤20μm。

8、在本技术的一些实施方式中，所述球形颗粒的平均粒径d1满足：5μm≤d1≤15μm。

9、在本技术的一些实施方式中，所述多面体颗粒的平均粒径d2满足：1μm≤d2≤15μm。

10、在本技术的一些实施方式中，所述多面体颗粒的平均粒径d2满足：3μm≤d2≤12μm。

11、在本技术的一些实施方式中，所述球形颗粒的平均粒径d1与所述多面体颗粒的平均粒径d2之间满足：0.3≤d1/d2≤2。

12、在本技术的一些实施方式中，所述多面体颗粒包括八面体颗粒和截角八面体颗粒中的至少一种。

13、在本技术的一些实施方式中，满足如下条件中的至少一者：

14、（1）所述颗粒的比表面积s满足：0

15、（2）所述颗粒的体积平均粒径dv50满足：2μm≤dv50≤20μm。

16、在本技术的一些实施方式中，满足如下条件中的至少一者：

17、（1）所述颗粒的比表面积s满足：0.5m2/g≤s≤1.3m2/g；

18、（2）所述颗粒的体积平均粒径dv50满足：8μm≤dv50≤15μm。

19、在本技术的一些实施方式中，满足如下条件中的至少一者：

20、（1）所述正极活性材料在6吨压力下的压实密度为p，p满足：3g/cm3≤p≤3.6g/cm3；

21、（2）所述正极活性材料的振实密度为ρs，ρs满足：1.7g/cm3≤ρs≤2.3g/cm3。

22、本技术的第二方面还提供一种制备本技术第一方面的正极活性材料的方法，包括：

23、对包含锂源、镍源、锰源的混合物进行烧结处理，得到正极活性材料，

24、其中，所述正极活性材料包括含有活性物质的颗粒，所述活性物质包括锂镍锰基氧化物，所述锂镍锰基氧化物满足化学式li1+xmynizmn2-y-zo4-qqq，其中，-0.3≤x≤0.3，0≤y≤0.3，0

25、在本技术的一些实施方式中，所述烧结处理包括：

26、将所述混合物升温至第一烧结温度t1，在所述第一烧结温度t1下保温第一预设时间t1后，冷却至室温，获得烧结产物。

27、在本技术的一些实施方式中，满足如下条件中的至少一者：

28、（1）所述第一烧结温度t1满足：900℃≤t1≤1200℃；

29、（2）所述第一预设时间t1满足：0.5h≤t1≤25h。

30、在本技术的一些实施方式中，满足如下条件中的至少一者：

31、（1）所述第一烧结温度t1满足：1000℃≤t1≤1200℃；

32、（2）所述第一预设时间t1满足：1h≤t1≤20h。

33、在本技术的一些实施方式中，满足如下条件中的至少一者：

34、（1）所述混合物中还包含m源和q源中的至少一种；

35、所述m源包括含m元素的氧化物、硝酸化合物、碳酸化合物、氢氧化合物及醋酸化合物中的一种或多种，所述m元素包括na、fe、si、ti、p、s、nb、mo、ru、te、ce、ta和w中的一种或多种；

36、所述q源包括含q元素的化合物中的至少一种，所述q元素包括f、cl、br和i中的一种或多种；

37、（2）所述锂源包括氧化锂、磷酸锂、磷酸二氢锂、醋酸锂、氢氧化锂、碳酸锂和硝酸锂中的一种或多种；

38、（3）所述镍源包括氧化镍、磷酸镍、醋酸镍、氢氧化镍、碳酸镍和硝酸镍中的一种或多种；

39、（4）所述锰源包括氧化锰、磷酸锰、醋酸锰、氢氧化锰、碳酸锰和硝酸锰中的一种或多种。

40、在本技术的一些实施方式中，所述混合物中还包含晶面诱导剂，所述晶面诱导剂满足如下条件中的至少一者：

41、（1）所述晶面诱导剂在所述混合物中的质量百分比m满足：1%≤m≤10%；

42、（2）所述晶面诱导剂包括高分子分散剂和阳离子添加剂中的至少一种；

43、所述高分子分散剂包括聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯醇中的至少一种；

44、所述阳离子添加剂包括含有b3+、ta5+、nb5+、mo6+、ir3+、y3+、te4+、in3+和ga3+中的至少一种元素的盐或者酸，或者氧化物。

45、在本技术的一些实施方式中，所述烧结处理还包括：

46、将所述烧结产物升温至第二烧结温度t2，在所述第二烧结温度t2下保温第二预设时间t2后，冷却至室温。

47、在本技术的一些实施方式中，满足如下条件中的至少一者：

48、（1）所述第二烧结温度t2满足：t1-200℃≤t2≤t1+100℃；

49、（2）所述第二预设时间t2满足：0.5h≤t2≤10h。

50、本技术的第三方面提供一种正极极片，包括本技术第一方面的正极活性材料或通过本技术第二方面的方法制得的正极活性材料。

51、本技术的第四方面提供一种二次电池，包括本技术第三方面的正极极片。

52、本技术的第五方面提供一种用电装置，包括本技术的第四方面的二次电池。

53、本技术的用电装置包括本技术提供的二次电池，因而至少具有与所述二次电池相同的优势。

54、本技术提供的正极活性材料包括含有锂镍锰基氧化物的一次颗粒，一次颗粒包括多面体颗粒和球形颗粒，球形颗粒在一次颗粒中的数量百分比n处于上述范围时，在对正极活性材料进行冷压的过程中，多面体颗粒可起到支撑作用，且其尖角可以很好地填充于颗粒相互形成的间隙中；球形颗粒则可利用自身的形貌特性而起到润滑作用。如此，在冷压过程中，既可以提升颗粒间的紧密堆积程度，从而提升压实密度；又可使一次颗粒在挤压过程中由于多面体颗粒具有足够的支撑作用而减少颗粒破碎的发生，从而尽量保持颗粒的完整性，减少由于颗粒破碎裸露而造成的副反应增加和金属离子溶出，从而提升材料的循环性能。

55、本技术的一个或多个实施例的细节在下面的附图和描述中提出。本技术的其他特征、目的和优点将从说明书、附图以及权利要求书变得明显。