CN112978812A - 正极材料、电化学装置和电子装置 - Google Patents

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Abstract

本申请的实施例提供了正极材料、电化学装置和电子装置。本申请实施例中提出一种正极材料，包括：基体，以及位于基体表面的第一材料；第一材料包括P3m1结构化合物。基体表面的第一材料能够提供额外的容纳锂离子的位点，从而在基体发生结构坍塌的情况下，保证锂离子具有充足的容纳位点，从而弥补因为基体结构坍塌造成的不可逆容量损失。

Description

正极材料、电化学装置和电子装置
技术领域
本申请涉及电化学储能领域，尤其涉及正极材料、电化学装置和电子装置。
背景技术
近年来，随着电子产品和电动汽车的快速发展，对电化学装置(例如，锂离子电池)的循环容量保持率的要求也越来越高。虽然目前存在各种各样的方法来改进电化学装置的循环容量保持率，但是并不是在每个方面都已完全令人满意，期待这方面的进一步改进。
发明内容
本申请的实施例提供了一种正极材料，包括：基体，以及位于基体表面的第一材料；第一材料包括P3m1结构化合物。
在一些实施例中，正极材料的X射线衍射图中，在12°至13°、18°至20°或32°至34°中的至少一个范围内具有衍射峰。
在一些实施例中，第一材料的平均粒径为100nm至5μm。
在一些实施例中，基体包括R3m结构化合物。
在一些实施例中，基体的平均粒径为1μm至20μm。
在一些实施例中，基体中含有Ni元素和Mn元素，基体中Ni元素的摩尔数为N1，基体中Mn元素的摩尔数为N2，N1/N2大于2。
在一些实施例中，正极材料表面具有Ni2+和Ni3+，正极材料表面的Ni2+的摩尔数为N3，正极材料表面的Ni3+的摩尔数为N4，N3/N4大于1。
在一些实施例中，P3m1结构化合物包括Ni1-x1-y1-z1Cox1Mny1Rz1(OH)2，0≤x1≤0.5，0≤y1≤0.5，0≤z1≤0.5，0≤x1+y1+z1≤0.7，其中，R包括Mg、Ca、Sr、Ba、Cu、Zn、S、Se、Fe、F、B、Al、Ga、In、P、Si、Ti、Zr、Y、V、Nb、Mo、La、Ce或Ta中的至少一种。
在一些实施例中，P3m1结构化合物中含有过渡金属元素Me和O元素，P3m1结构化合物中Me-O层的层间距为
Figure BDA0002936698100000021
至
Figure BDA0002936698100000024
O-O层的层间距为
Figure BDA0002936698100000022
至
Figure BDA0002936698100000023
在一些实施例中，基体包括Lix2Niy2Coz2MnkMqOb-aTa，其中，M包括B、Mg、Al、Si、P、S、Ti、Cr、Fe、Cu、Zn、Ga、Y、Zr、Mo、Ag、W、In、Sn、Pb、Sb或Ce中的至少一种；T包括卤素，0.2≤x2≤1.2、0≤y2≤1、0≤z2≤1、0≤k≤1、0≤q≤1、1<b≤2，0≤a≤1；可选的，0.8≤x2≤1.2、0.6≤y2≤1、0≤z2≤0.3。
在一些实施例中，第一材料还包括位于基体与P3m1结构化合物之间的固溶体，固溶体包括基体的元素以及P3m1结构化合物的元素。
在一些实施例中，正极材料包括：一次颗粒；一次颗粒的平均粒径为6μm至10μm。
在一些实施例中，正极材料包括：二次颗粒，二次颗粒包括一次颗粒；二次颗粒的平均粒径为9μm至12μm，一次颗粒的平均粒径为1μm至1.5μm。
本申请实施例提出一种电化学装置，包括：正极、负极和位于正极和负极之间的隔离膜；其中，正极包括正极集流体和正极活性物质层，正极活性物质层包括上述任一项的正极材料。
本申请的实施例提供了一种电子装置，包括上述的电化学装置。
本申请实施例中提出一种正极材料，包括：基体，以及位于基体表面的第一材料；第一材料包括P3m1结构化合物。基体表面的第一材料能够提供额外的容纳锂离子的位点，从而在基体发生结构坍塌的情况下，保证锂离子具有充足的容纳位点，从而弥补因为基体结构坍塌造成的不可逆容量损失，从而提高锂离子电池的循环容量保持率。
附图说明
图1示出了α-Ni(OH)2的X射线衍射图。
图2示出了β-Ni(OH)2的X射线衍射图。
具体实施方式
下面的实施例可以使本领域技术人员更全面地理解本申请，但不以任何方式限制本申请。
电化学装置，例如锂离子电池。其正极材料含有锂离子，在充放电过程中锂离子在正极材料中脱出和嵌入。在长时间循环下，正极材料在脱嵌锂过程中容易发生相变，导致体相结构坍塌、结构不可逆，丧失活性，从负极回来的锂离子不能再嵌回正极，导致容量下降。此外，正极材料一般具有多个暴露表面，而其中可嵌锂的表面称为活性表面，不可嵌锂的表面称为非活性表面。正极材料活性表面容易与电解液发生副反应而丧失活性，从而进一步导致容量下降。
一些现有技术中，通过引入补锂添加剂，从而提高电化学装置的首次充放电效率(首效)；一些现有技术中，通过提高电化学装置的充电截止电压从而提高电化学装置的容量；一些现有技术中，在正极材料表面包覆金属氧化物以减少和电解液的副反应。引入补锂添加剂虽然能够提高电化学装置的首效，但不能解决循环过程中因为正极材料发生不可逆相变导致的容量损失；提高电化学装置的充电截止电压虽然能够从正极材料脱出更多的锂离子，但高电压会导致电解液不稳定，高电压下容易发生副反应，恶化循环性能并增加产气；正极材料表面包覆金属氧化物无法精准控制包覆的表面，如果包覆在了活性表面会阻碍锂离子迁移，如果包覆在非活性表面则不能有效减少正极材料活性表面与电解液的接触。
本申请实施例中提出了一种正极材料，包括：基体，以及位于基体表面的第一材料，第一材料包括P3m1结构化合物。
一些实施例中，基体可以是含锂过渡金属复合氧化物，例如钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂等材料，第一材料中的P3m1结构化合物能够嵌入和脱嵌锂离子，在循环过程中，当基体由于内部结构坍塌造成不可逆的容量损失时，第一材料能够容纳锂离子，从而弥补了因为基体结构坍塌造成的容量损失，并且，即使第一材料位于非活性表面，也可以实现嵌锂和脱锂，避免包覆带来的容量损失。
在本申请的一些实施例中，P3m1结构化合物为可以嵌入和脱嵌锂离子的材料。
在一些实施例中，正极材料的X射线衍射图中，在12°至13°、18°至20°或32°至34°中的至少一个范围内具有衍射峰。其中，在12°至13°范围内的衍射峰对应α-Ni(OH)2的特征峰，在18°至20°范围的衍射峰对应β-Ni(OH)2的特征峰，在32°至34°范围的衍射峰对应NiOOH的特征峰。
在本申请的一些实施例中，第一材料的平均粒径为100nm至5μm。在一些实施例中，第一材料的平均粒径小于100nm时，由于第一材料的平均粒径过小，可能无法充分的弥补正极材料因内部结构坍塌造成的容量损失，第一材料的平均粒径大于5μm时，可能会降低正极材料的克容量并且可能会增加正极材料的阻抗。
在本申请的一些实施例中，基体中含有Ni元素和Mn元素，基体中Ni元素的摩尔数为N1，基体中Mn元素的摩尔数为N2，N1/N2大于2。其中，Ni元素能够提高正极材料的体积能量密度，Mn元素能够提高正极材料的结构稳定性，控制N1/N2大于2能够有利于提高正极材料的放电容量。
在本申请的一些实施例中，正极材料表面的Ni2+的摩尔数为N3，正极材料表面的Ni3+的摩尔数为N4，N3/N4大于1；在一些实施例中，N3/N4的数值影响循环性能，当N3/N4大于1的情况下有利于保证循环性能。
在本申请的一些实施例中，基体包括R3m结构化合物；一些实施例中，R3m结构化合物例如可以包括镍钴锰酸锂。在本申请的一些实施例中，基体的平均粒径为1μm至20μm。一些实施例中，基体的平均粒径小于1μm时，可能不利于正极材料的循环性能，基体的平均粒径大于20μm时，可能不利于正极材料的倍率性能。
在本申请一些实施例中，P3m1结构化合物包括Ni1-x1-y1-z1Cox1Mny1Rz1(OH)2，0≤x1≤0.5，0≤y1≤0.5，0≤z1≤0.5，0≤x1+y1+z1≤0.7，其中，R包括Mg、Ca、Sr、Ba、Cu、Zn、S、Se、Fe、F、B、Al、Ga、In、P、Si、Ti、Zr、Y、V、Nb、Mo、La、Ce或Ta中的至少一种。
在本申请一些实施例中，P3m1结构化合物中含有过渡金属元素Me和O元素，P3m1结构化合物中Me-O层的层间距为
Figure BDA0002936698100000041
至
Figure BDA0002936698100000042
O-O层的层间距为
Figure BDA0002936698100000043
至
Figure BDA0002936698100000044
在一些实施例中，Me表示过渡金属元素，Me-O层的层间距为
Figure BDA0002936698100000047
至
Figure BDA0002936698100000048
时有利于改善首效。O-O层的层间距为
Figure BDA0002936698100000045
至
Figure BDA0002936698100000046
时有利于提高循环容量保持率。
在一些实施例中，基体包括Lix2Niy2Coz2MnkMqOb-aTa，其中，M包括B、Mg、Al、Si、P、S、Ti、Cr、Fe、Cu、Zn、Ga、Y、Zr、Mo、Ag、W、In、Sn、Pb、Sb或Ce中的至少一种；T包括卤素，0.2≤x2≤1.2、0≤y2≤1、0≤z2≤1、0≤k≤1、0≤q≤1、1<b≤2，0≤a≤1；可选的，0.8≤x2≤1.2、0.6≤y2≤1、0≤z2≤0.3。
一些实施例中，第一材料还包括位于述基体与P3m1结构化合物之间的固溶体，固溶体包括基体的元素以及P3m1结构化合物的元素。
在一些实施例中，正极材料包括：一次颗粒；一次颗粒的平均粒径为6μm至10μm。一些实施例中，一次颗粒的平均粒径是指一次颗粒的直径的平均值，例如可以采用Dv50进行表示。一次颗粒的平均粒径小于6μm时可能不利于正极材料的循环性能，一次颗粒的平均粒径大于10μm时可能不利于正极材料的倍率性能。
在一些实施例中，正极材料包括：二次颗粒，二次颗粒包括一次颗粒；二次颗粒的平均粒径为9μm至12μm，一次颗粒的平均粒径为1μm至1.5μm。一些实施例中，二次颗粒由一次颗粒团聚而成。二次颗粒内具有一定的间隙，从而可以减少一次颗粒暴露的表面。
本申请实施例提出一种电化学装置，包括：正极、负极和位于正极和负极之间的隔离膜；其中，正极包括正极集流体和正极活性物质层，正极活性物质层包括上述任一项的正极材料。
在一些实施例中，除了正极材料之外，正极活性物质层还可以包括导电剂和粘结剂，导电剂可以包括碳纳米管、乙炔黑、石墨烯、科琴黑或导电碳黑中的至少一种，粘结剂可以包括聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素或丁苯橡胶中的至少一种。在一些实施例中，正极集流体可以采用Al箔，同样，也可以采用本领域常用的其他正极集流体。
在一些实施例中，负极可以包括负极集流体和设置在负极集流体上的负极活性物质层。在一些实施例中，负极活性物质层包括负极材料，负极材料包括硅材料或石墨中的至少一种，硅材料包括硅、硅氧化合物、硅碳化合物或硅合金中的至少一种。在一些实施例中，负极集流体可以包括铜箔、铝箔、镍箔或碳基集流体中的至少一种。在一些实施例中，负极活性物质层还可以包括导电剂和/或粘结剂。在一些实施例中，负极活性物质层中的导电剂包括导电炭黑、乙炔黑、碳纳米管、科琴黑、导电石墨或石墨烯中的至少一种。在一些实施例中，导电剂占负极活性物质层的质量百分含量为0.5％至10％。在一些实施例中，负极活性物质层中的粘结剂包括聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯或丁苯橡胶中的至少一种。在一些实施例中，粘结剂占负极活性物质层的质量百分含量为0.5％至10％。应该理解，以上仅是示例性的，而不用于限制本申请。
在一些实施例中，隔离膜包括聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺或芳纶中的至少一种。例如，聚乙烯包括高密度聚乙烯、低密度聚乙烯或超高分子量聚乙烯中的至少一种。尤其是聚乙烯和聚丙烯，它们对防止短路具有良好的作用，并可以通过关断效应改善电池的稳定性。在一些实施例中，隔离膜的厚度为5μm至500μm。
在一些实施例中，隔离膜表面还可包括多孔层，多孔层设置在隔离膜的基材的至少一个表面上，多孔层包括无机颗粒和粘结剂，无机颗粒选自氧化铝(Al2O3)、氧化硅(SiO2)、氧化镁(MgO)、氧化钛(TiO2)、二氧化铪(HfO2)、氧化锡(SnO2)、二氧化铈(CeO2)、氧化镍(NiO)、氧化锌(ZnO)、氧化钙(CaO)、氧化锆(ZrO2)、氧化钇(Y2O3)、碳化硅(SiC)、勃姆石、氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙或硫酸钡中的至少一种。在一些实施例中，隔离膜的孔具有在约0.01μm～1μm的范围的直径。粘结剂选自聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素纳、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯或聚六氟丙烯中的至少一种。隔离膜表面的多孔层可以提升隔离膜的耐热性能、抗氧化性能和电解质浸润性能，增强隔离膜与极片之间的粘接性。
在本申请的一些实施例中，电化学装置的电极组件为卷绕式电极组件或堆叠式电极组件。
在一些实施例中，电化学装置包括锂离子电池，但是本申请不限于此。在一些实施例中，电化学装置还可以包括电解质。电解质可以是凝胶电解质、固态电解质和电解液中的一种或多种，电解液包括锂盐和非水溶剂。锂盐选自LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiClO4、LiB(C6H5)4、LiCH3SO3、LiCF3SO3、LiN(SO2CF3)2、LiC(SO2CF3)3、LiSiF6、LiBOB或者二氟硼酸锂中的一种或多种。例如，锂盐选用LiPF6，因为它可以给出高的离子导电率并改善循环特性。
非水溶剂可选自碳酸酯化合物、羧酸酯化合物、醚化合物、其它有机溶剂或它们的组合。碳酸酯化合物可选自链状碳酸酯化合物、环状碳酸酯化合物、氟代碳酸酯化合物或其组合。链状碳酸酯化合物可选自碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸乙丙酯(EPC)、碳酸甲乙酯(MEC)及其组合。所述环状碳酸酯化合物可选自碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚丁酯(BC)、碳酸乙烯基亚乙酯(VEC)或者其组合。所述氟代碳酸酯化合物可选自碳酸氟代亚乙酯(FEC)、碳酸1,2-二氟亚乙酯、碳酸1,1-二氟亚乙酯、碳酸1,1,2-三氟亚乙酯、碳酸1,1,2,2-四氟亚乙酯、碳酸1-氟-2-甲基亚乙酯、碳酸1-氟-1-甲基亚乙酯、碳酸1,2-二氟-1-甲基亚乙酯、碳酸1,1,2-三氟-2-甲基亚乙酯、碳酸三氟甲基亚乙酯或者其组合。
羧酸酯化合物可选自乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸叔丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、γ-丁内酯、癸内酯、戊内酯、甲瓦龙酸内酯、己内酯、甲酸甲酯或者其组合。
醚化合物可选自二丁醚、四甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚、1,2-二甲氧基乙烷、1,2-二乙氧基乙烷、乙氧基甲氧基乙烷、2-甲基四氢呋喃、四氢呋喃或者其组合。
其它有机溶剂可选自二甲亚砜、1,2-二氧戊环、环丁砜、甲基环丁砜、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、甲酰胺、二甲基甲酰胺、乙腈、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三辛酯、和磷酸酯或者其组合。
在本申请的一些实施例中，以锂离子电池为例，将正极极片、隔离膜、负极极片按顺序卷绕或堆叠成电极件，之后装入例如铝塑膜中进行封装，注入电解液，化成、封装，即制成锂离子电池。然后，对制备的锂离子电池进行性能测试。
本申请的实施例还提供了包括上述电化学装置的电子装置。本申请的实施例的电子装置没有特别限定，其可以是用于现有技术中已知的任何电子装置。在一些实施例中，电子装置可以包括，但不限于，笔记本电脑、笔输入型计算机、移动电脑、电子书播放器、便携式电话、便携式传真机、便携式复印机、便携式打印机、头戴式立体声耳机、录像机、液晶电视、手提式清洁器、便携CD机、迷你光盘、收发机、电子记事本、计算器、存储卡、便携式录音机、收音机、备用电源、电机、汽车、摩托车、助力自行车、自行车、照明器具、玩具、游戏机、钟表、电动工具、闪光灯、照相机、家庭用大型蓄电池和锂离子电容器等。
下面列举了一些具体实施例和对比例以更好地对本申请进行说明，其中，采用锂离子半电池作为示例。
实施例1
正极材料的制备
步骤(1)：根据元素摩尔比Ni:Co:Mn＝80:10:10配置含有NiSO4、CoSO4、MnSO4的混合溶液，将其和沉淀剂(NaOH溶液)、络合剂(氨水)混合反应，通过控制反应时间、氨水浓度、pH值>12，得到平均粒径为10μm的β相镍钴锰前驱体TM(OH)2(TM＝Ni/Co/Mn)，晶相结构为R3m层状结构。
步骤(2)：将步骤(1)中的镍钴锰前驱体和氢氧化锂研磨混合均匀，在750℃氧气气氛下煅烧10h，得到摩尔比Ni:Co:Mn＝80:10:10、平均粒径为10um的镍钴锰酸锂团聚体，获得晶相结构为R3m层状结构的基体；
步骤(3)：根据元素摩尔比Ni:Co:Mn＝80:10:10配置含有NiSO4、CoSO4、MnSO4的混合溶液，将其和沉淀剂(NaOH溶液)、络合剂(氨水)混合反应，通过控制反应时间、氨水浓度、pH值<12，得到平均粒径为100nm的α相镍钴锰前驱体Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2，获得晶相结构为P3m1的层状结构的化合物；
步骤(4)：将步骤(2)获得的基体与步骤(3)获得的化合物按质量分数100：1加入到机械融合机中进行表面融合，获得表面具有P3m1结构Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2的正极材料。
正极的制备：将制备的正极材料、导电剂乙炔黑、聚偏二弗乙烯(PVDF)按质量比90:10:10在N-甲基吡咯烷酮溶剂体系中充分搅拌混合均匀后涂覆于正极集流体铝箔上，经烘干得到正极，并冲切为14mm的圆片。
隔离膜的制备：以聚乙烯多孔聚合物膜作为隔离膜，并冲切为18mm的圆片。
负极的制备：负极为直径18mm的锂金属片。
电解液的制备：将六氟磷酸锂LiPF6(1.15mol/L)与非水溶剂(碳酸乙烯酯EC：碳酸丙烯酯PC：碳酸二乙酯DEC＝1：1：1，重量比)混合而成。
锂离子半电池的制备：将正极、隔离膜、负极按照从下到上的叠放顺序，放入电池壳中，并注入电解液，在封装机上封装，得到锂离子半电池。
实施例2至3与实施例1的区别在于：在正极材料制备中通过改变Ni、Co、Mn的比例制备不同组分的基体。
实施例4至7与实施例1的区别在于：正极材料制备中制备的第一材料组成与实施例1不同。
实施例8至9与实施例1的区别在于：正极材料制备中第一材料的厚度不同。
实施例10至11与实施例1的区别在于：正极材料制备中基体中Ni和Mn的摩尔比与实施例1不同。
实施例12至15与实施例1的区别在于：基体材料的平均粒径与实施例1不同。
实施例16至17与实施例1的区别在于：正极材料制备的步骤(3)通过控制Ni、Co、Mn比获得不同Me-O层间距的第一材料。
实施例18至20与实施例1的区别在于：正极材料制备的步骤(3)中通过改变元素的种类和摩尔量，获得不同O-O层间距的壳层。
实施例21至25与实施例4-8的区别在于：正极材料制备的步骤(4)中机械融合后进一步通过250℃热处理6h的方式，在具有P3m1结构的化合物与基体之间形成固溶体。
对比例1与实施例1的区别在于：正极材料的制备步骤中没有步骤(3)和(4)，采用步骤(2)中制备的基体作为正极材料。
实施例和对比例的各项性能参数的测定方法如下。
平均粒径测试：
以基体的平均粒径测试为例，通过SEM扫描电镜对材料粉体进行拍摄观察，然后，使用图像解析软件，从SEM照片中随机地选出10个材料颗粒，求出这些材料颗粒各自的面积，接着，假设材料颗粒是球形，通过以下公式求出各自的粒径R(直径)：R＝2×(S/π)1/2；其中，S为材料颗粒的面积；对10张SEM图像进行求出上述材料颗粒粒径R的处理，并将所得100(10×10)个材料颗粒的粒径进行算数平均，从而求得所述基体的平均粒径。
X射线衍射(XRD)测试：
称取样品1.0g～2.0g倒入玻璃样品架的凹槽内，并用玻璃片将其压实和磨平，采用X射线衍射仪(布鲁克，D8)按照JJS K 0131-1996《X射线衍射分析法通则》进行测试，测试电压设置40kV，电流为30mA，扫描角度范围为10°～85°，扫描步长为0.0167°，每个步长所设置的时间为0.24s。
放电比容量和首次效率测试：
将半电池以0.1C的倍率充电至4.3V，之后恒压充电至0.05C，再以0.1C的倍率放电至2.8V，从而得到首次充电容量和首次放电容量。
放电比容量＝首次放电容量(mAh)/正极的正极材料质量(g)，首次效率＝首次放电容量(mAh)/首次充电容量(mAh)。
循环测试：
截止电压设为4.5V，将完成放电比容量测试的半电池在25℃下以0.5C的倍率充电至4.5V，之后恒压充电至0.05C，再以0.5C的倍率放电至2.8V，如此循环50圈，然后计算50圈循环后的锂离子电池容量。
50圈容量保持率＝第50圈的放电容量(mAh)/首次放电容量(mAh)。
各个实施例和对比例
表1
Figure BDA0002936698100000101
Figure BDA0002936698100000111
如表1所示，实施例1至实施例20的首次效率和50圈循环容量保持率均优于对比例1，由此可见，采用本申请提出的正极材料有利于提高电池容量，这是因为基体表面的第一材料为锂离子提供了额外的容纳位点，在正极材料的基体因为结构坍塌导致容量下降时，第一材料能够嵌入和脱嵌锂离子，从而降低因为基体不可逆的结构坍塌造成的容量损失。
对比实施例1、4至7可以看出，上述实施例的放电比容量、首次效率和50圈循环容量保持率均较好，因此，第一材料是α-Ni(OH)2、β-Ni(OH)2或NiOOH均可以满足需要。
对比实施例1、8和9可以看出，在第一材料的平均粒径为100nm至5μm时，电池的放电比容量、首次效率和50圈循环容量保持率均较好。
对比实施例1、10和11可以看出，当基体中Ni和Mn的摩尔比大于2时，电池的放电比容量、首次效率和50圈循环容量保持率均较好。
对比实施例1、12至15可以看出，当基体材料的平均粒径为1μm至20μm时，电池的放电比容量、首次效率和50圈循环容量保持率均较好，但从实施例15可以看出，基体材料的平均粒径过大时不利于放电比容量。
对比实施例1、16和17可以看出，Me-O层的层间距为
Figure BDA0002936698100000112
至
Figure BDA0002936698100000113
时，电池的放电比容量、首次效率和50圈循环容量保持率均较好，从实施例17可以看出，实施例17的性能低于实施例1和实施例16，由此可见当Me-O层的层间距过大时，可能会导致电池性能下降。
对比实施例1、18至20可以看出，随着O-O层的层间距的增加，放电比容量逐渐增加，首次效率先增加后降低，50圈循环容量保持率先升高后降低，当O-O层的层间距为
Figure BDA0002936698100000114
至
Figure BDA0002936698100000115
时，电池的放电比容量、首次效率和50圈循环容量保持率均较好。
对比实施例21至25与实施例4至8可以看出，通过热处理的方式使基体材料与具有P3m1结构的化合物之间形成固溶体，能够提高基体表面包覆材料的稳定性，电池的首次效率和50圈循环容量保持率均能够进一步提升。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种正极材料，其特征在于，包括：
基体，以及位于所述基体表面的第一材料；所述第一材料包括P3m1结构化合物。
2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述正极材料的X射线衍射图中，在12°至13°、18°至20°或32°至34°中的至少一个范围内具有衍射峰。
3.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，满足如下条件(a)至(c)中的至少一个：
(a)所述第一材料的平均粒径为100nm至5μm；
(b)所述基体包括R3m结构化合物；
(c)所述基体的平均粒径为1μm至20μm。
4.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，满足如下条件(d)至(e)中的至少一个：
(d)所述基体中含有Ni元素和Mn元素，所述基体中Ni元素的摩尔数为N1，所述基体中Mn元素的摩尔数为N2，N1/N2大于2；
(e)所述正极材料表面具有Ni2+和Ni3+，所述正极材料表面的Ni2+的摩尔数为N3，所述正极材料表面的Ni3+的摩尔数为N4，N3/N4大于1。
5.根据权利要求1所述正极材料，其特征在于，
所述P3m1结构化合物包括Ni1-x1-y1-z1Cox1Mny1Rz1(OH)2，0≤x1≤0.5，0≤y1≤0.5，0≤z1≤0.5，0≤x1+y1+z1≤0.7，其中，R包括Mg、Ca、Sr、Ba、Cu、Zn、S、Se、Fe、F、B、Al、Ga、In、P、Si、Ti、Zr、Y、V、Nb、Mo、La、Ce或Ta中的至少一种。
6.根据权利要求1所述正极材料，其特征在于，所述P3m1结构化合物中含有过渡金属元素Me和O元素，所述P3m1结构化合物中Me-O层的层间距为
Figure FDA0002936698090000011
Figure FDA0002936698090000021
至
Figure FDA0002936698090000022
O-O层的层间距为
Figure FDA0002936698090000023
至
Figure FDA0002936698090000024
7.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述基体包括Lix2Niy2Coz2MnkMqOb-aTa，其中，M包括B、Mg、Al、Si、P、S、Ti、Cr、Fe、Cu、Zn、Ga、Y、Zr、Mo、Ag、W、In、Sn、Pb、Sb或Ce中的至少一种；T包括卤素，0.2≤x2≤1.2、0≤y2≤1、0≤z2≤1、0≤k≤1、0≤q≤1、1<b≤2，0≤a≤1；可选的，0.8≤x2≤1.2、0.6≤y2≤1、0≤z2≤0.3。
8.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，
所述第一材料还包括位于所述基体与所述P3m1结构化合物之间的固溶体，所述固溶体包括所述基体的元素以及所述P3m1结构化合物的元素。
9.一种电化学装置，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的正极材料。
10.一种电子装置，其特征在于，包括如权利要求9所述的电化学装置。
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