一种正极材料、正极材料的制备方法、正极片及电池与流程

本发明涉及电池，尤其涉及一种正极材料、正极材料的制备方法、正极片及电池。

背景技术：

1、随着电池技术的发展，在正极材料结构稳定的条件下，获得较高的容量成为了人们迫切的需求。目前，充放电截止电压从原来的4.2v、4.3v过渡到现在的4.45v、4.48v，最后将向4.5v、4.6v，甚至更高的方向发展。

2、然而，现有的正极材料在充放电截止电压超过4.5v时，会发生严重不可逆的相变，例如在4.55v时，正极材料发生o3相至h1-3相的相变，以及在更高电压下发生h1-3相至o1相的相变，这种不可逆相变使得正极材料在高电压下的结构变得极其不稳定，晶体结构发生剧烈收缩，引起正极材料颗粒的破裂甚至破碎，从而出现容量衰减较快和循环急速跳水等问题。尽管，通过掺杂和包覆正极材料在一定程度上抑制或减缓了这些相变的危害，但是也造成了容量的损失。

3、可见，现有技术中正极材料存在容量较低的问题。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种正极材料、正极材料的制备方法、正极片及电池，以解决现有技术中正极材料容量较低。

2、本发明实施例提供了一种正极材料，所述正极材料包括含钠氧化物，所述含钠氧化物的第一特征峰的角度范围小于第二特征峰的角度范围，所述第一特征峰为所述含钠氧化物在初始电压下的特征峰，所述第二特征峰为所述含钠氧化物在截止电压下的特征峰，所述含钠氧化物的化学式为lixna1-xco1-zmzo2；

3、其中，m包括金属元素或非金属元素，0.70<x<1，0.001<z<0.03。

4、可选地，在所述初始电压至所述截止电压的充放电过程中，所述含钠氧化物包括多次相变，所述多次相变为可逆相变。

5、可选地，所述多次相变中每一次相变过程包括有平衡电位。

6、可选地，在所述初始电压至所述截止电压的充放电过程中，在第一电压范围下，所述含钠氧化物化合物以第一相和第二相共存；在第二电压范围下，所述含钠氧化物化合物以第三相和第四相共存；在第三电压范围下，所述含钠氧化物化合物以第五相和第六相共存。

7、可选地，所述含钠氧化物的相层状结构包括若干层叠的重复单元，每一所述重复单元呈第一过渡金属层、锂氧层、第二过渡金属层层叠排布的层状结构，且过渡金属和锂原子分别占据八面体位点。

8、可选地，m包括al、mg、ti、zr、mn、ni、b、p、y、la、te、nb、w、k中的至少一种元素。

9、可选地，所述含钠氧化物的中值粒径范围为3微米至30微米。

10、可选地，所述含钠氧化物的比表面积范围为0.2m2/g至1.0m2/g。

11、本发明实施例还提供了一种正极材料的制备方法，用于制备上述的正极材料，所述方法包括：

12、向钴盐溶液中加入m盐溶液、沉淀剂和络合剂，制得共沉淀物，所述m盐溶液包括金属元素或非金属元素形成的盐溶液；

13、在所述共沉淀物中加入含钠盐化物，制得中间产物；

14、在所述中间产物中加入含锂盐化物，制得预产物；

15、基于所述预产物，制得所述正极材料。

16、可选地，所述钴盐溶液和所述m盐溶液中，co与m之间的摩尔比为(1-z):z，所述共沉淀物包括(co1-zmz)3o4，其中0.001＜z＜0.03，所述中间产物包括namco1-zmzo2，其中0.65＜m＜1，所述预产物包括lixna1-xco1-zmzo2，其中，0.70<x<1。

17、本发明实施例还提供了一种正极片，包括集流体和设置于所述集流体的涂覆层，所述涂覆层中包括上述的正极材料。

18、本发明实施例还提供了一种电池，包括正极片和负极片，所述正极片中包括上述的正极材料。

19、本发明实施例中，含钠氧化物在初始电压至截止电压的相变过程中，形成有第一特征峰和第二特征峰，第一特征峰的角度范围小于第二特征峰的角度范围，这样在相同的电压下含钠氧化物可以脱出更多的锂离子，从而提升了正极材料的容量，并提升了正极材料的倍率性能和循环性能。

技术特征：

1.一种正极材料，其特征在于，所述正极材料包括含钠氧化物，所述含钠氧化物的第一特征峰的角度范围小于第二特征峰的角度范围，所述第一特征峰为所述含钠氧化物在初始电压下的特征峰，所述第二特征峰为所述含钠氧化物在截止电压下的特征峰，所述含钠氧化物的化学式为lixna1-xco1-zmzo2；

2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，在所述初始电压至所述截止电压的充放电过程中，所述含钠氧化物包括多次相变，所述多次相变为可逆相变。

3.根据权利要求2所述的正极材料，其特征在于，所述多次相变中每一次相变过程包括有平衡电位。

4.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，在所述初始电压至所述截止电压的充放电过程中，在第一电压范围下，所述含钠氧化物化合物以第一相和第二相共存；在第二电压范围下，所述含钠氧化物化合物以第三相和第四相共存；在第三电压范围下，所述含钠氧化物化合物以第五相和第六相共存。

5.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述含钠氧化物的相层状结构包括若干层叠的重复单元，每一所述重复单元呈第一过渡金属层、锂氧层、第二过渡金属层层叠排布的层状结构，且过渡金属和锂原子分别占据八面体位点。

6.根据权利要求2所述的正极材料，其特征在于，m包括al、mg、ti、zr、mn、ni、b、p、y、la、te、nb、w、k中的至少一种元素。

7.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述含钠氧化物的中值粒径范围为3微米至30微米。

8.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述含钠氧化物的比表面积范围为0.2m2/g至1.0m2/g。

9.一种正极材料的制备方法，用于制备权利要求1至8中任一项所述的正极材料，其特征在于，所述方法包括：

10.根据权利要求9所述方法，其特征在于，所述钴盐溶液和所述m盐溶液中，co与m之间的摩尔比为(1-z):z，所述共沉淀物包括(co1-zmz)3o4，其中0.001＜z＜0.03，所述中间产物包括namco1-zmzo2，其中0.65＜m＜1，所述预产物包括lixna1-xco1-zmzo2，其中，0.70<x<1。

11.一种正极片，其特征在于，包括集流体和设置于所述集流体的涂覆层，所述涂覆层中包括如权利要求1至8中任一项所述的正极材料。

12.一种电池，其特征在于，包括正极片和负极片，所述正极片中包括如权利要求1至8中任一项所述的正极材料。

技术总结
本发明提供一种正极材料、正极材料的制备方法、正极片及电池，所述正极材料包括含钠氧化物，含钠氧化物的第一特征峰的角度范围小于第二特征峰的角度范围，第一特征峰为含钠氧化物在初始电压下的特征峰，第二特征峰为含钠氧化物在截止电压下的特征峰，含钠氧化物的化学式为Li<subgt;x</subgt;Na<subgt;1‑x</subgt;Co<subgt;1‑z</subgt;M<subgt;z</subgt;O<subgt;2</subgt;；M包括金属元素或非金属元素，0.70<x<1，0.001<z<0.03。含钠氧化物在初始电压至截止电压的相变过程中，形成有第一特征峰和第二特征峰，第一特征峰的角度范围小于第二特征峰的角度范围，这样在相同的电压下含钠氧化物可以脱出更多的锂离子，从而提升了正极材料的容量，并提升了正极材料的倍率性能和循环性能。

技术研发人员：刘何丽,曾家江,李素丽
受保护的技术使用者：珠海冠宇电池股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11