本技術(shù)涉及電池領(lǐng)域，具體涉及一種正極材料及其制備方法、二次電池和終端設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、隨著移動終端設(shè)備和電動汽車應(yīng)用的快速增長，鋰離子電池的能量密度、充放電倍率和安全性能的要求都日趨提升。為提高鋰離子電池的能量密度，通常需要提高正極材料的壓實密度，以提高單位體積內(nèi)的正極材料的填充量。由于現(xiàn)有的正極材料的顆粒耐壓性較差，因此，當(dāng)對正極材料施加較高的壓實力后，正極材料的顆粒不可避免地會出現(xiàn)裂紋，甚至壓碎的問題。而壓裂后的正極材料在充放電過程中更易于與電解液產(chǎn)生副反應(yīng)，從而影響鋰離子電池的循環(huán)性能和安全性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本技術(shù)提供了一種正極材料及其制備方法、二次電池和終端設(shè)備，本技術(shù)的正極材料顆粒具有較高的耐壓性能以提高鋰離子電池的循環(huán)性能和安全性能。

2、第一方面，本技術(shù)提供一種正極材料，所述正極材料在受壓前的第一粒度分布圖的面積為s0，所述正極材料在經(jīng)4噸壓力后的第二粒度分布圖的面積為s(4t)，所述第一粒度分布圖與所述第二粒度分布圖的重合區(qū)域的面積為△s(4t)，所述正極材料在經(jīng)8噸壓力后的第三粒度分布圖的面積為s(8t)，所述第一粒度分布圖與所述第三粒度分布圖的重合區(qū)域的面積為△s(8t)；

3、s1(4t)＝s(4t)-△s(4t)，s2(4t)＝s0-△s(4t)；s1(8t)＝s(8t)-△s(8t)，s2(8t)＝s0-△s(8t)；

4、其中，s1(8t)/s1(4t)≤1.2，s2(8t)/s2(4t)≤1.3。

5、本技術(shù)的正極材料，通過限定正極材料在受壓前、受到4噸壓力(簡稱4t)和8噸壓力(簡稱8t)后的粒徑分布圖的面積之間的關(guān)系，可獲得耐壓性能更優(yōu)的正極材料。其中，正極材料的顆粒在受壓產(chǎn)生破裂后，粒度分布圖會朝著粒徑變小的方向偏移。s1(4t)可用于表示正極材料顆粒在受4t壓力和受壓前的粒度分布圖的非重合區(qū)域的面積變化值，s1(8t)可用于表示正極材料顆粒在受8壓力和受壓前的粒度分布圖的非重合區(qū)域的面積變化值，s1(8t)/s1(4t)可用于表征正極材料的顆粒相對于4t壓力的第二粒度分布圖，在8t壓力后第二粒度分布圖和第三粒度分布圖兩者的非重合區(qū)域的關(guān)系。該比值越小，說明，正極顆粒的耐壓性能越好，在受到8t壓力后，相對受到4t壓力后的曲線，并無明顯差異。類似地，s2(4t)可用于表示正極材料顆粒在受4t壓力和受壓前的粒度分布圖的非重合區(qū)域的面積變化值，s2(8t)可用于表示正極材料顆粒在受8壓力和受壓前的粒度分布圖的非重合區(qū)域的面積變化值，s2(8t)/s2(4t)可用于表征正極材料的顆粒相對于受壓前的第一粒度分布圖，在受4t壓力后的第二粒度分布圖和受8t壓力后的第三粒度分布圖與第一粒度分布圖之間的非重合區(qū)域的比值關(guān)系。該比值越小，說明，正極顆粒的耐壓性能越好，在分別受到4t壓力和受到8t壓力后，相對于第一粒度分布圖，第二粒度分布圖和第三粒度分布圖的變化越小，說明正極材料的顆粒穩(wěn)定性越高。用具有該性能的正極材料制備的二次電池時，由于本技術(shù)的正極材料具有更高的耐壓性能，因此，可提高正極材料的壓實密度，進(jìn)而可提高二次電池的能量密度。本技術(shù)的正極材料，由于耐壓性能更優(yōu)，在承受更高壓實力時，可使正極材料的顆粒保持較高的完整度，從而減少正極材料與電解液之間的副反應(yīng)，進(jìn)而提高二次電池的循環(huán)性能和安全性能。

6、在一種可選的實現(xiàn)方式中，s1(8t)/s1(4t)≤1.1，s2(8t)/s2(4t)≤1.2。當(dāng)s1(8t)/s1(4t)≤1.1，s2(8t)/s2(4t)≤1.2時，說明受壓前后，正極材料顆粒的粒徑分布變化值更小。受壓后的粒度分布圖與受壓前的粒度分布圖相比，重合度更高，表征正極材料在受壓前后，顆粒幾乎不受損，可進(jìn)一步獲得耐壓性能更高的正極材料。

7、在一種可選的實現(xiàn)方式中，所述正極材料在受壓前的比表面積為b0，所述正極材料在經(jīng)4噸壓力后的比表面積為b(4t)，所述正極材料在經(jīng)8噸壓力后的比表面積為b(8t)；其中，b(8t)/b(4t)≤1.26，b(8t)/b0≤1.56；優(yōu)選地，b(8t)/b(4t)≤1.23，b(8t)/b0≤1.51。若正極材料的顆粒在受壓過程中發(fā)生破裂，則受壓后，正極材料的顆?？偟谋缺砻娣e會增加。當(dāng)b(8t)/b(4t)≤1.26，b(8t)/b0≤1.56；優(yōu)選地，b(8t)/b(4t)≤1.23，b(8t)/b0≤1.51時，說明正極材料的顆粒受壓后的，受損情況不大，比表面積幾乎不增加，由此可證明正極材料的耐壓性更好。通過限定正極材料在受壓前比表面積、經(jīng)受4噸壓力和8噸壓力后的比表面積的之間的比值關(guān)系，可進(jìn)一步獲得耐壓力更高的正極材料。

8、在一種可選的實現(xiàn)方式中，所述正極材料的顆粒結(jié)晶度為78％～95％。具有該結(jié)晶度的正極材料顆粒，其具有較高的抗壓裂性能，應(yīng)用于二次電池中時，可有效保持顆粒的完整性，降低副反應(yīng)的發(fā)生，提高二次電池的循環(huán)穩(wěn)定性和安全性能。

9、第二方面，本技術(shù)提供一種正極材料，所述正極材料的顆粒結(jié)晶度為78％～95％，且所述正極材料的顆粒粒度分散系數(shù)k滿足1.050≤k≤1.150，其中，

10、k＝k90(v)/k90(n)；

11、k90(v)＝[d90(v)-d10(v)]/d50(v)；

12、k90(n)＝[d90(n)-d10(n)]/d50(n)；

13、k90(v)的取值范圍0.800≤k90(v)≤1.600，優(yōu)選地，1.000≤k90(v)≤1.400。

14、d90(v)為所述正極材料的顆粒累計粒度體積分布達(dá)到90％時所對應(yīng)的粒徑；

15、d10(v)為所述正極材料的顆粒累計粒度體積分布達(dá)到10％時所對應(yīng)的粒徑；

16、d50(v)為所述正極材料的顆粒累計粒度體積分布達(dá)到50％時所對應(yīng)的粒徑；

17、d90(n)為所述正極材料的顆粒累計粒度數(shù)量分布達(dá)到90％時所對應(yīng)的粒徑；

18、d10(n)為所述正極材料的顆粒累計粒度數(shù)量分布達(dá)到10％時所對應(yīng)的粒徑；

19、d50(n)為所述正極材料的顆粒累計粒度數(shù)量分布達(dá)到50％時所對應(yīng)的粒徑。

20、本技術(shù)的正極材料，其結(jié)晶度較高。并且正極材料的顆粒粒度分散系數(shù)k，即k90(v)/k90(n)滿足1.050≤k≤1.150，表示正極材料的顆粒粒度體積分布與顆粒粒度數(shù)量分布相對接近，且顆粒粒度數(shù)量分布更窄，代表正極材料的顆粒粒度分散性好，粒度更為均一。因此，本技術(shù)的正極材料，其顆粒均勻，晶粒完整性高，可獲得良好的耐壓性能。

21、第三方面，本技術(shù)提供一種本技術(shù)正極材料的制備方法，該制備方法包括：

22、對鎳鈷錳前驅(qū)體、鋰源和具有摻雜元素的氧化物的混合物進(jìn)行燒結(jié)，冷卻后獲得所述正極材料；其中，所述燒結(jié)的過程包括：

23、s1、以1.0～3.0℃/min的升溫速率在t0時間內(nèi)從室溫升溫至t0；t0≤2.8h，455℃≤t0≤465℃；

24、s2、以1.0～3.0℃/min的升溫速率在t1時間從t0升溫至t1，并保溫t2；t1≤2.33h，465℃≤t1≤500℃且t1＞t0，t2≤4h；

25、s3、以1.0～3.0℃/min的升溫速率在t3時間從t1升溫至t2，并保溫t4；t3≤3h，500℃≤t2≤800℃且t2＞t1，t4≤10h；

26、s4、以1.0～3.0℃/min的升溫速率在t5時間從t2升溫至t3，并保溫t6；t5≤3h，700℃≤t3≤1000℃且t3＞t2，6h≤t6≤16h。

27、在上述燒結(jié)過程為固液相共存的結(jié)晶成核過程。在燒結(jié)過程中，鋰源物質(zhì)分解融化，融化的鋰源物質(zhì)在氧化物顆粒表面和氧化物顆粒的內(nèi)部反應(yīng)形成多個微小的一次顆粒，然后在每個不同的溫度階段，多個微小的一次顆?？山M成二次顆粒并在二次顆粒的內(nèi)部融合生長，并且二次顆粒之間可融合生長形成單晶顆粒；而后在特定溫度下隨著反應(yīng)時間不斷延長，單晶顆?？芍饾u長大形成單晶。本技術(shù)的燒結(jié)過程中，通過分段控制升溫速率以及不同的階段的燒結(jié)溫度和保溫時間，以獲得尺寸均勻且具有單晶形貌的正極材料。通過該方法獲得的正極材料，可具有更高的耐壓性能。

28、在一種可選的實現(xiàn)方式中，所述t1滿足：470℃≤t1≤490℃。在一種可選的實現(xiàn)方式中，所述t2和所述t3滿足：t3-t2≥50℃，650℃≤t2≤800℃，750℃≤t3≤900℃。在一種可選的實現(xiàn)方式中，所述t1滿足1.5h≤t1≤3.5h，所述t2滿足4h≤t2≤8h，所述t3滿足7h≤t3≤14h。在一種可選的實現(xiàn)方式中，所述鋰源與所述鎳鈷錳前驅(qū)體的摩爾比為1.0～1.1:1。通過優(yōu)化燒結(jié)過程中不同階段的工藝參數(shù)，可進(jìn)一步提高正極材料的耐壓性能。

29、第四方面，本技術(shù)提供一種二次電池。該二次電池包括正極極片、隔膜、電解液和負(fù)極極片，所述正極極片包括本技術(shù)的正極材料。

30、第五方面，本技術(shù)提供一種終端設(shè)備。該終端設(shè)備包本技術(shù)的二次電池。

31、終端設(shè)備除包括二次電池外，還可包括用電組件或供電組件。其中，終端設(shè)備包括但不限于手機(jī)、手表、電腦、電動汽車、儲能設(shè)備等。以手機(jī)為例，終端設(shè)備除包括二次電池外，還可包括芯片、顯示屏等用電組件。以儲能設(shè)備為例，終端設(shè)備除包括二次電池外，還可包括電網(wǎng)連接組件或太陽能電池等供電組件。

32、其中，本技術(shù)上述各可能實現(xiàn)方式中的數(shù)據(jù)，例如各粒度分布圖的積分面積的比值、燒結(jié)過程中各階段的燒結(jié)溫度、保溫時間等數(shù)據(jù)，在測量時，工程測量誤差范圍內(nèi)的數(shù)值均應(yīng)理解為在本技術(shù)所限定的范圍內(nèi)。

33、上述第四方面和第五方面可以達(dá)到的技術(shù)效果，可以參照上述第一方面中的相應(yīng)效果描述，這里不再重復(fù)贅述。