CN114927671A - 正极活性材料、其制备方法、电化学装置和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种正极活性材料、其制备方法、电化学装置和电子设备，所述制备方法包括以下步骤：(1)将三元材料前驱体、锂源、YSZ和锶源混合，进行一次烧结，得到第一烧结产物；(2)将所述第一烧结产物和钛源混合，进行二次烧结，得到正极活性材料。本发明的正极活性材料晶体结构稳定、晶体韧性好、结晶度高、锂离子传输速率快，具有较高的机械强度、克容量、库伦效率和循环稳定性。

Description

正极活性材料、其制备方法、电化学装置和电子设备
技术领域
本发明属于电池技术领域，涉及一种正极活性材料、其制备方法、电化学装置和电子设备。
背景技术
镍钴锰三元层状材料具有较高的理论比容量、反应平台电压以及优秀的反应动力学，因而被广泛应用于高能量密度的动力电池体系。为兼顾材料的安全性能和成本，常降低三元材料的镍含量和钴含量，开发低钴低镍三元材料。
三元材料中，降低镍和钴的含量会导致材料容量降低、整体导电性差、动力学性能恶化、锂离子在晶格中的扩散势垒增大等问题，从而进一步降低电池整体的能量密度和循环性能。现有技术中一般通过掺杂或包覆提升三元材料的电化学性能，但是其掺杂和包覆效果较差，不利于材料性能的发挥。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种正极活性材料、其制备方法、电化学装置和电子设备。本发明通过向三元材料前驱体中加入特定的掺杂源YSZ和锶源进行一次烧结，并加入钛源进行二次烧结，制备Zr、Y和Sr共掺杂、钛化合物包覆的正极活性材料，稳定了材料的晶体结构，提升了晶体的韧性，提高了晶体内锂离子的传输速率，得到结晶性、界面稳定性、机械强度均最佳的材料，进而提升了制备得到的电化学装置的克容量、库伦效率和循环稳定性。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种正极活性材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将三元材料前驱体、锂源、YSZ和锶源混合，进行一次烧结，得到第一烧结产物；
(2)将所述第一烧结产物和钛源混合，进行二次烧结，得到正极活性材料。
本发明通过向三元材料前驱体中加入特定的掺杂源YSZ和锶源进行一次烧结，并加入钛源进行二次烧结，制备Zr、Y和Sr共掺杂、钛化合物包覆的正极活性材料，得到结晶性、界面稳定性、机械强度均最佳的材料，进而提升了材料的克容量、库伦效率和循环稳定性。
首先，本发明将三元材料前驱体、锂源、YSZ和锶源混合进行烧结，将Zr、Y和Sr掺杂到三元材料中，其中，YSZ即氧化钇稳定的氧化锆，其将Y和Zr共掺杂，掺杂得到的YSZ决定了晶格内离子传输的动力学，具有高离子电导系数，与简单的氧化锆和氧化钇物理混合相比，其烧结后更有利于提升材料晶体内的锂离子传输速率，降低极化和内阻；同时，YSZ和锶源二者协同作用，能够稳定晶体结构，提高晶体的韧性，提升材料的颗粒抗压强度，缓解材料循环过程中的疲劳应力膨胀，阻止晶体裂纹的出现，还能够促进一次颗粒的生长，使晶体发育更好，结晶度更佳，内阻更小。
其次，本发明将一次烧结得到的第一烧结产物与钛源混合进行二次烧结，在第一烧结产物表面包覆钛化合物，如钛酸锂，能够提升材料表面的光滑度，提高电解液的浸润性，包覆的钛化合物无岛状和点状团聚，还能够促进产气，与Zr、Y和Sr协同作用共同提升正极活性材料的克容量、库伦效率和循环稳定性。
优选地，所述三元材料前驱体的化学式为NixCoyMn1-x-y(OH)2，其中0.56≤x≤0.60，例如可以是0.56、0.57、0.58、0.59或0.6等，0.09≤y≤0.13，例如可以是0.09、0.1、0.11、0.12或0.13等，在该元素比例范围内，既可提高成品电池的安全性，又可减少稀有元素Co元素的使用。
优选地，所述锂源包括氢氧化锂和/或硝酸锂。
优选地，所述YSZ中Y2O3和ZrO2的摩尔比为m:(1-m)，m为0.25至0.35，例如可以是0.25、0.26、0.27、0.28、0.29、0.3、0.31、0.32、0.33、0.34或0.35等。本领域的技术人员应该了解，YSZ为一种化合物，其中Y2O3和ZrO2共同位于ZrO2晶格中，此处采用Y2O3和ZrO2的表述方式仅为限定二者的含量，不代表YSZ为Y2O3和ZrO2的混合物。
本发明中选用含有合适Y2O3和ZrO2含量的YSZ，能够显著改善颗粒的机械强度，提高材料韧性，改善循环过程中的受力应变，延缓颗粒裂纹的产生。
优选地，所述锶源包括氧化锶。
本发明中YSZ和氧化锶可以采用纳米YSZ和纳米氧化锶，二者D50粒径为200nm至800nm。
优选地，所述钛源包括钛酸。
作为本发明所述制备方法的优选技术方案，以所述三元材料前驱体、锂源、YSZ、锶源和钛源的总质量为基准，所述YSZ的Y与Zr的总含量为1000ppm至3000ppm，例如可以是1000ppm、1100ppm、1200ppm、1300ppm、1400ppm、1500ppm、1600ppm、1700ppm、1800ppm、2200ppm或2800ppm等，进一步地，Y与Zr元素的质量比例是4:5。
优选地，以所述三元材料前驱体、锂源、YSZ、锶源和钛源的总质量为基准，所述锶源中Sr元素的含量为300ppm至800ppm，例如可以是300ppm、400ppm、500ppm、600ppm、700ppm或800ppm等。
优选地，以所述三元材料前驱体、锂源、YSZ、锶源和钛源的总质量为基准，所述钛源中Ti元素的含量为800ppm至2000ppm，例如可以是800ppm、900ppm、1000ppm、1100ppm、1200ppm、1300ppm、1400ppm、1500ppm、1600ppm、1700ppm、1800ppm、1900ppm或2000ppm等。
本发明中，通过调控加入的YSZ、锶源和钛源的含量，进一步调控材料的离子电导、提升材料晶体内的锂离子传输速率、降低材料内阻，得到结晶度、界面稳定性和机械强度更佳的材料。
作为本发明所述制备方法的优选技术方案，步骤(1)所述一次烧结的温度为920℃至970℃，例如可以是920℃、925℃、930℃、935℃、940℃、945℃、950℃、955℃、960℃、965℃或970℃等，在此烧结温度范围内，充分发挥YSZ在900℃至1200℃具有的氧缺陷性能，同时使YSZ和氧化锶中的Y、Zr、Sr进入三元材料前驱体的晶格内部，获得具有高离子电导的正极活性材料。
优选地，步骤(1)所述一次烧结的时间为12h至24h，例如可以是12h、14h、16h、18h、20h、22h或24h等。
优选地，步骤(1)所述一次烧结的气氛中的气体包括氧气，所述气氛中氧气的体积占气体总体积的比例大于等于60％，例如可以是60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或100％等。
优选地，步骤(1)所述一次烧结后、步骤(2)所述二次烧结前，还包括将所述第一烧结产物进行破碎的步骤。
优选地，步骤(2)所述二次烧结的温度为400℃至500℃，例如可以是400℃、410℃、420℃、430℃、440℃、450℃、460℃、470℃、480℃、490℃或500℃等；当二次烧结温度偏高时，Ti易进入材料的晶格内部，无法形成有效的包覆层；当二次烧结温度偏低时，包覆效果会降低，因此当二次烧结温度在400℃至500℃时，包覆效果更好，当二次烧结温度为430℃时，材料的结晶性最好，体相离子传导最优。
优选地，步骤(2)所述二次烧结的时间为4h至10h，例如可以是4h、5h、6h、7h、8h、9h或10h等。
优选地，步骤(2)所述二次烧结的气氛中的气体包括氧气，所述气氛中氧气的体积占气体总体积的比例大于等于60％，例如可以是60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或100％等。
本发明中优化掺杂源，利用YSZ特有的组分与锶源配合，控制一次烧结和二次烧结的温度，获得具有高离子电导的正极活性材料；同时，通过进一步优化掺杂与包覆的元素及其含量，将正极活性材料的结晶性和界面稳定性控制在最优范围内，从而得到容量、循环等各项性能优异的产品。
第二方面，本发明提供了一种正极活性材料，所述正极活性材料采用根据第一方面所述的制备方法制备得到，所述正极活性材料包括三元材料内核和包覆在所述三元材料内核表面的包覆层，所述三元材料内核中包括Zr、Y和Sr，所述包覆层包括钛酸锂。
本发明提供的正极活性材料，其三元材料内核中掺杂有Zr、Y和Sr元素，几种元素共掺杂协同提高晶体的韧性和抗压强度，防止晶体微裂纹的产生，还提高了锂离子的传输速率，降低材料的内阻；三元材料内核表面包覆有钛酸锂，包覆层形貌良好，掺杂元素和包覆层协同作用，共同提升材料的机械强度、结晶度和界面稳定性，进而提升了正极活性材料的克容量、库伦效率和循环稳定性。
优选地，所述正极活性材料的表面还包括游离锂，以所述正极活性材料的质量为基准，所述游离锂中Li元素的含量为200ppm至800ppm，例如可以是200ppm、300ppm、400ppm、500ppm、600ppm、700ppm或800ppm等。
优选地，所述正极活性材料的机械强度均值＞2000MPa，例如可以是2100MPa、2200MPa、2500MPa、3000MPa、4000MPa或5000MPa等。
需要说明的是，材料中由于存在软团聚，在较小压强下破裂的为软团聚的可能性较大，大压强下破裂的为单晶的可能性大，故选取500Mpa以上数值计算机械强度。
第三方面，本发明提供了一种电化学装置，所述电化学装置的正极中包括根据第二方面所述的正极活性材料。
本发明的正极活性材料结晶度高，机械强度大，界面结构稳定，内阻小，采用其制备得到的电化学装置具有较高的克容量、库伦效率和循环容量保持率。
在一个可选的实施方式中，本发明提供了一种检测电化学装置中是否含有本发明所述正极活性材料的方法，包括：
将所述电化学装置样品进行拆分，拆分后得到正极，将正极采用溶剂进行冲洗后并烘干，刮涂正极表面得到活性物质粉末，将活性物质粉末进行电感耦合等离子体(ICP)测试或离子束研磨(CP)测试，观察极片的横截面，并做SEM，配合EDS测试，得到ICP中测试含有Y、Zr和Sr元素；然后将粉末进行单颗粒的抗压强度测试，得到活性物质粉末的颗粒机械强度；
当测试结果显示，活性物质粉末中颗粒分为内核和包覆层，且内核中含有Ni、Co、Mn、Y、Zr、Sr，包覆层中含有钛酸锂，机械强度为大于2000MPa，即可确认所述电化学装置样品的正极中含有本发明所述的正极活性材料。
在一个可选的实施方式中，本发明提供了一种所述正极的制备方法，包括：
将所述正极活性材料、导电剂和粘结剂与溶剂混合，得到正极浆料，将正极浆料涂布在铝箔上，辊压得到正极。
优选地，所述导电剂包括导电炭黑(SP)和/或碳纳米管(CNT)。
优选地，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯(PVDF)。
优选地，所述正极活性材料、SP、CNT和PVDF的质量比为(90至99):1:0.5:1，例如可以是90:1:0.5:1、92:1:0.5:1、94:1:0.5:1、96:1:0.5:1、98:1:0.5:1或99:1:0.5:1等。
在一个可选的实施方式中，所述电化学装置为锂离子电池。
在一个可选的实施方式中，所述电化学装置的负极包括石墨、SP、羧甲基纤维素(CMC)和丁苯橡胶(SBR)，所述石墨、SP、CMC和SBR的质量比为(90至99):1:1.5:2，例如可以是90:1:1.5:2、92:1:1.5:2、94:1:1.5:2、96:1:1.5:2、98:1:1.5:2或99:1:1.5:2等。
在一个可选的实施方式中，所述电化学装置的电解液包括锂盐和溶剂。
在一个可选的实施方式中，所述锂盐包括LiPF6。
在一个可选的实施方式中，以所述电解液的质量为100wt％计，所述锂盐的含量为4wt％至24wt％，例如可以是4wt％、8wt％、10wt％、15wt％、20wt％或24wt％等。
在一个可选的实施方式中，所述溶剂包括碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)和聚碳酸酯(PC)中的至少一种或任意两种的组合，例如可以是EC和EMC的组合，DMC和PC的组合，EC、EMC和DMC的组合，或EC、EMC、DMC和PC的组合等。
在一个可选的实施方式中，所述溶剂中EC、EMC、DMC和PC的质量比为(2至4):(3至5):(2至4):(0至1)，EC的选择范围(2至4)例如可以是2、2.5、3、3.5或4等，EMC的选择范围(3至5)例如可以是3、3.5、4、4.5或5等，DMC的选择范围(2至4)例如可以是2、2.5、3、3.5或4等，PC的选择范围(0至1)例如可以是0、0.1、0.2、0.3、0.5、0.7或1等，当PC为0时指溶剂中不含有PC。
在一个可选的实施方式中，所述电化学装置的隔膜的厚度为9μm至18μm，例如可以是9μm、10μm、12μm、14μm、16μm或18μm等。
在一个可选的实施方式中，所述电化学装置的隔膜的透气率为180s/100mL至380s/100mL，例如可以是180s/100mL、200s/100mL、240s/100mL、250s/100mL、280s/100mL、300s/100mL、250s/100mL或380s/100mL等。
在一个可选的实施方式中，所述电化学装置的隔膜的孔隙率为30％至50％，例如可以是30％、32％、34％、36％、38％、40％、42％、44％、46％、48％或50％等。
本发明中，采用所述正极、负极和隔膜组装电化学装置的方法为现有技术，本领域技术人员可参照现有技术公开的方法进行组装。以锂离子电池为例，将正极、隔膜、负极按顺序卷绕或堆叠形成电芯，装入电池壳中，注入电解液，化成，封装，得到电化学装置。
本申请选用合适参数的隔膜与正极和负极配合制备电化学装置，提高电化学装置的容量和循环稳定性。
第四方面，本发明提供了一种电子设备，所述电子设备中包括根据第三方面所述的电化学装置。
示例性地，本发明所述电子设备可以是移动电脑、便携式电话、存储卡、液晶电视、汽车、摩托车、电机、钟表、照相机等。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明通过两次烧结，向三元材料前驱体和锂源中先加入YSZ和锶源进行烧结，再加入钛源进行烧结，三者协同作用，稳定晶体结构，提高晶体的韧性，提升材料的颗粒抗压强度，缓解材料循环过程中的疲劳应力膨胀，阻止晶体裂纹的出现，提高材料的结晶度，降低材料的内阻，提升材料表面的光滑度，提高电解液的浸润性，进而提升正极活性材料的机械强度、克容量、库伦效率和循环稳定性。
(2)本发明进一步调控一次烧结和二次烧结的温度，并优化YSZ、锶源和钛源的投料量，获得具有高离子电导的正极活性材料，将材料的结晶性和界面稳定性控制在最优范围内，从而得到容量、循环等各项性能优异的产品。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
本实施例提供了一种正极活性材料的制备方法，包括：
(1)将三元材料前驱体Ni0.58Co0.11Mn0.31(OH)2、碳酸锂、纳米YSZ和纳米氧化锶混合，在氧气气氛中进行一次烧结，一次烧结的温度为950℃，时间为17h，得到第一烧结产物；
(2)将所述第一烧结产物和钛酸混合，在氧气气氛中进行二次烧结，二次烧结的温度为430℃，时间为6h，得到正极活性材料；
其中，纳米YSZ的化学式为(Y2O3)0.3(ZrO2)0.7，以Ni0.58Co0.11Mn0.31(OH)2、碳酸锂、纳米YSZ、纳米氧化锶和钛酸的总质量为基准，所述YSZ中Zr元素和Y元素的含量分别为1025ppm和800ppm，所述锶源中Sr元素的含量为500ppm，所述钛源中Ti元素的含量1570ppm。
本实施例制备得到的正极活性材料包括三元材料内核LiNi0.58Co0.11Mn0.31O2和包覆在所述三元材料内核表面的包覆层，所述三元材料内核中还掺杂有Zr、Y和Sr，所述包覆层包括钛酸锂，所述正极活性材料表面还包括游离锂，以正极活性材料的质量为基准，游离锂中锂元素的含量为238ppm。
一、锂离子电池的组装
(1)正极的制备：将本发明实施例和对比例中制备得到的正极活性材料、SP、CNT和PVDF按照97.5:1:0.5:1的质量比与氮甲基吡咯烷酮(NMP)混合，制备得到正极浆料，然后将正极浆料涂布至铝箔上，辊压后得到正极；
(2)负极的制备：将石墨、SP、CMC和SBR按照质量比为95.5:1:1.5:2混合制备浆料并涂布在铜箔上，辊压得到负极；
(3)锂离子电池的制备：将铝材质的正极极耳粘在正极上，铜材质的负极极耳粘在负极上，选取厚度为10μm、透气率为200s/100mL、孔隙率为40％的隔膜，将正极、隔膜和负极按顺序依次紧密叠在一起，在隔膜两侧注入溶质为5wt％LiPF6、溶剂为质量比为3:4:3:0.5的EC、EMC、DMC和PC的电解液，得到电芯，叠至所需层数后得到锂离子电池。
二、性能测试
(1)正极活性材料的测试：
Zr、Sr、Y、Ti元素利用电感耦合等离子体(ICP)方法测试。
正极活性材料表面游离锂含量的测试：将1g正极活性材料粉末置于去离子水中，玻璃棒搅拌5min，静置4h后，取上清液，利用电位滴定仪测试LiOH与Li2CO3的含量，其中的锂元素量，即为表面包覆游离锂含量。
正极活性材料的颗粒机械强度测试：测试仪器选择颗粒强度测定仪(DL4型)。
测试方法如下：
1、逆时针旋转手轮，使加力杆上移，接通电源，显示器显示0.0，如显示其它数值,应反复按清零键，直到数字显示为0.0。
2、将试验样品置于样品盘中心位置，再顺时针旋转手轮，将加力杆下移，当加力杆接近样品时，按下峰值保持键，此时峰值保持指示灯亮，再继续慢慢旋转手轮，此时显示器已有数据显示，并随着试验力的增加而增大，当样品颗粒破碎时，受力的大数值即被锁定。此时数字直接显示颗粒机械强度值。
3、每款物料选择10个颗粒取平均值，该值作为颗粒的机械强度值。
(2)锂离子电池的测试：
采用盛弘电器股份电气有限公司电池性能测试系统(设备型号：BTS05/10C8D-HP)进行首次放电克容量测试和800周循环容量保持率测试；
首次放电克容量测试方法：在25℃条件下，以0.063A/g的充放电制式充放电一周，电压区间为2.8V至4.35V，得到的充电与放电容量除以正极使用量，即为首次充/放电克容量；首次放电容量除以首次充电容量即为首次库伦效率。
循环容量保持测试方法：在25℃条件下，以0.19A/g(以正极用料质量计算)的充放电制式进行循环，电压区间为2.8V至4.35V。循环至800周后，将此时电池的放电容量，除以循环第一圈的放电容量，即为电池的800圈循环容量保持率。
实施例2至11和对比例1至3是在实施例1步骤的基础上进行参数变更，具体变更的参数及测试结果如表1至6所示。
表1
Figure BDA0003701074800000111
表2
Figure BDA0003701074800000121
表3
Figure BDA0003701074800000122
通过表3中实施例1与实施例4至7的对比可知，本发明中通过进一步优化YSZ、锶源和钛源的加入量，得到结晶度和界面稳定性更佳的材料，材料的机械强度也得到提升。实施例4中YSZ、锶源和钛源含量均偏高，实施例5中YSZ和锶源含量偏少，钛源偏多，实施例6的锶源和钛源含量偏高，实施例7中锶源和钛源含量偏低，均超出了最合适的元素含量范围；因此，实施例1中YSZ、锶源和钛源均在最合适的范围内，配合适合的一次烧结和二次烧结温度，提高了材料的机械强度、首次放电克容量、库伦效率和800周循环容量保持率。
表4
Figure BDA0003701074800000123
通过表4中实施例1和实施例8至9的对比可知，本发明中YSZ的选择会影响制备得到的正极活性材料的电化学性能和机械性能。当实施例1中YSZ中Y2O3和ZrO2的摩尔比在合适范围内时，材料的机械强度更高，综合电化学性能更佳。
表5
Figure BDA0003701074800000131
通过表5中实施例1和实施例10至11的对比可知，本申请中将YSZ、锶源和锆源等在特定的一次烧结和二次烧结温度下烧结，能够使YSZ和氧化锶中的Y、Zr、Sr进入三元材料前驱体的晶格内部，钛源中的Ti包覆在材料表面，获得具有高离子电导、高结晶度、良好界面稳定性和高机械强度的正极活性材料。实施例10中一次烧结温度偏低，影响了Y和Zr进入晶格内部，实施例11中一次烧结温度偏高，材料的容量和循环稳定性降低，因此，实施例1中在合适的一次烧结温度和二次烧结温度下制备得到的正极活性材料的机械强度、首次放电克容量、首次库伦效率和800周循环容量保持率最高。
表6
Figure BDA0003701074800000132
通过表6中实施例1和对比例1至3的对比可知，本发明中采用YSZ与氧化锶和氧化钛配合，能够提高材料的离子传导，显著降低极化，降低内阻，提升材料的机械强度。对比例1中采用物理混合的ZrO2和Y2O3来替代YSZ，与YSZ相比，ZrO2和Y2O3二者混合无法提高晶体韧性、阻止晶体裂纹、有效提升材料离子电导，对比例2中将YSZ替换为Y2O3进行一次烧结，对比例3中将YSZ替换为ZrO2进行一次烧结，无协同效果；因此，对比例1至3的首次放电克容量、首次库伦效率、800周循环容量保持率和机械强度均低于实施例1。
综上实施例1至11可知，本发明通过向三元材料前驱体中加入特定的掺杂源YSZ和锶源进行一次烧结，并加入钛源进行二次烧结，制备Zr、Y和Sr共掺杂、钛化合物包覆的正极活性材料，稳定了材料的晶体结构，提升了晶体的韧性，提高了晶体内锂离子的传输速率，得到结晶性、界面稳定性、机械强度均最佳的材料，进而提升了制备得到的电化学装置的克容量、库伦效率和循环稳定性。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种正极活性材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将三元材料前驱体、锂源、YSZ和锶源混合，进行一次烧结，得到第一烧结产物；
(2)将所述第一烧结产物和钛源混合，进行二次烧结，得到正极活性材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述三元材料前驱体、锂源、YSZ、锶源和钛源满足以下条件(a)至(e)中的任意一个：
(a)所述三元材料前驱体的化学式为NixCoyMn1-x-y(OH)2，其中0.56≤x≤0.60，0.09≤y≤0.13；
(b)所述锂源包括氢氧化锂和/或硝酸锂；
(c)所述YSZ中Y2O3和ZrO2的摩尔比为m:(1-m)，m为0.25至0.35；
(d)所述锶源包括氧化锶；
(e)所述钛源包括钛酸。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，以所述三元材料前驱体、锂源、YSZ、锶源和钛源的总质量为基准，所述YSZ、锶源和钛源满足以下条件(f)至(h)中的任意一个：
(f)所述YSZ中Zr元素和Y元素的总含量为1000ppm至3000ppm；
(g)所述锶源中Sr元素的含量为300ppm至800ppm；
(h)所述钛源中Ti元素的含量为800ppm至2000ppm。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述一次烧结满足以下条件(i)至(k)中的任意一个：
(i)所述一次烧结的温度为920℃至970℃；
(j)所述一次烧结的时间为12h至24h；
(k)所述一次烧结的气氛中的气体包括氧气，所述气氛中氧气的体积占气体总体积的比例大于等于60％。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述二次烧结满足以下条件(l)至(n)中的任意一个：
(l)所述二次烧结的温度为400℃至500℃；
(m)所述二次烧结的时间为4h至10h；
(n)所述二次烧结的气氛中的气体包括氧气，所述气氛中氧气的体积占气体总体积的比例大于等于60％。
6.一种正极活性材料，其特征在于，所述正极活性材料采用根据权利要求1至5任一项所述的制备方法制备得到，所述正极活性材料包括三元材料内核和包覆在所述三元材料内核表面的包覆层，所述三元材料内核中包括Zr、Y和Sr，所述包覆层包括钛酸锂。
7.根据权利要求6所述的正极活性材料，其特征在于，所述正极活性材料的表面还包括游离锂，以所述正极活性材料的质量为基准，所述游离锂中Li元素的含量200ppm至800ppm。
8.根据权权利要求6所述的正极活性材料，其特征在于，所述正极活性材料的机械强度均值＞2000MPa。
9.一种电化学装置，其特征在于，所述电化学装置的正极中包括根据权利要求6至8任一项所述的正极活性材料。
10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备中包括根据权利要求9所述的电化学装置。
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