CN116282213A - 三元材料及其制备方法、正极、二次电池和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种三元材料及其制备方法、正极、二次电池和电子设备，三元材料的制备方法包括：对锂盐与三元前驱体的混合料进行烧结处理，得到烧结料；对烧结料进行破碎处理，得到预设粒度的粉料；利用超声辅助合成法对粉料进行超声处理，得到三元材料。本申请提供的三元材料的制备方法能够提升三元材料粒度的均一性，进而提升材料的容量和循环性能；且该方法简单易实现，有利于进行规模化的生产应用。

Description

三元材料及其制备方法、正极、二次电池和电子设备
技术领域
本申请涉及电化学技术领域，特别是涉及一种三元材料及其制备方法、正极、二次电池和电子设备。
背景技术
近年来，三元材料由于具有容量高、结构稳定、安全性好、成本低且对环境没有污染等优点而受到动力电池市场的广泛关注。层状镍钴锰三元材料(结构式为Li(NiCoMn)O2)具有α-NaFeO2层状结构，具有二维可逆的锂离子嵌入与脱嵌通道。作为锂离子电池新型正极材料，镍钴锰三元过渡金属复合氧化物综合了LiCoO2、LiNiO2和LiMn2O4三种层状材料的优点，形成了一个LiCoO2/LiNiO2/LiMnO2的共熔体系：引入Ni提高了正极材料的容量；引入Co不但减少了阳离子混合占位的情况，而且有效稳定了材料的层状结构；而Mn的引入不但可以降低正极材料的生产成本还可以改善该材料在充放电循环过程中的安全稳定性。但是，该材料自身也存在一些缺点，如高温大倍率放电性能及高充电截止电压条件下的循环稳定性能差等缺点，而这些缺点同样制约着锂离子正极三元材料在市场上的更加广泛的应用。
目前，锂离子层状三元材料的制备方法主要可以分为高温固相法和低温液相法。高温固相法合成工艺简单，技术较为成熟，便于大规模工业生产，但是该方法在原料的混合和细化过程中主要采用机械手段，而机械混合后原料容易出现微观分布不均匀的现象，且细化过程中容易引入杂质，因此该方法得到的产物容易出现粒度分布不均等问题。低温液相法主要包括溶胶-凝胶法、水热法和共沉淀法等。这些方法虽然合成温度低，产物粒度易于控制，但是其工艺相对较复杂，成本较高，不易大规模生产。
发明内容
基于此，本申请提供一种三元材料及其制备方法、正极、二次电池和电子设备，可以提升三元材料粒度分布的均匀性，提升其电化学性能，同时易进行规模化生产。
本申请的第一方面提供了一种用于制备三元材料的方法，包括：
对锂盐与三元前驱体的混合料进行烧结处理，得到烧结料；
对所述烧结料进行破碎处理，得到预设粒度的粉料；
利用超声辅助合成法对所述粉料进行超声处理，得到三元材料。
在本申请的一些实施方式中，所述利用超声辅助合成法对所述粉料进行超声处理，包括：
将所述粉料分散于有机溶剂中，得到分散液；
在液冷条件下对所述分散液进行间断式地超声处理。
在本申请的一些实施方式中，所述超声处理满足如下条件中的至少一者：
(1)所述超声处理的功率为200W～1200W，可选为500W～1000W；
(2)所述超声处理的总时间为2h～12h，可选为5h～10h；
(3)每次超声的时间为2s～6s，可选为3s～5s；
(4)相邻的两次超声的时间间隔为4s～15s，可选为5s～10s；
(5)所述液冷条件的温度为18℃～26℃；
(6)所述有机溶剂包括无水乙醇、乙二醇和异丙醇中的一种或多种。
在本申请的一些实施方式中，所述烧结处理满足如下条件中的至少一者：
(1)所述烧结处理的温度为600℃～950℃；
(2)所述烧结处理的时间为5.5h～18h；
(3)所述烧结处理在氧气的气氛下进行，
可选地，所述氧气的流速为10L/min～50L/min。
在本申请的一些实施方式中，所述预设粒度为33μm～75μm。
在本申请的一些实施方式中，还包括制备所述混合料的步骤：
将所述锂盐与所述三元前驱体在转动的条件下进行混合，得到所述混合料；
可选地，所述转动的转速为850r/min～1500r/min；
可选地，所述混合的时间为5min～20min。
在本申请的一些实施方式中，所述方法满足如下条件中的至少一者：
(1)所述锂盐包括氢氧化锂和/或碳酸锂；
(2)所述三元前驱体的分子式为NixCoyMn1-x-y(OH)2，0.6≤x≤0.96，0≤y≤0.2；
(3)所述锂盐与所述三元前驱体的摩尔比为(1.06～2.00):1。
在本申请的一些实施方式中，在对所述粉料进行超声处理之后，还包括：
对所述超声处理后的产物做干燥处理；
可选地，所述干燥处理的温度为60℃～180℃；
可选地，所述干燥处理的时间为8h～20h。
本申请的第二方面提供了一种三元材料，通过本申请第一方面的方法制得。
在本申请的一些实施方式中，所述三元材料满足如下条件中的至少一者：
(1)所述三元材料的颗粒的D50为2.0μm～3.5μm；
(2)所述三元材料的颗粒的比表面积为0.60m2/g～2.50m2/g。
本申请的第三方面提供了一种正极，包括本申请第二方面的三元材料。
本申请的第四方面提供了一种二次电池，包括本申请第三方面的正极。
本申请的第五方面提供了一种电子设备，包括本申请第四方面的二次电池。
本申请的电子设备包括本申请提供的二次电池，因而至少具有与所述二次电池相同的优势。
本申请提供的上述方法通过对烧结破碎后的粉料利用超声辅助合成法进行超声处理，能够对三元材料的颗粒尺寸进行调节，其中，超声处理主要是利用了超声空化过程中产生的气泡在破裂时产生的高温高压的特殊环境，从而制备出了颗粒均一性较高且比表面积合适的三元材料。由于三元材料的颗粒均一性较好且比表面积合适，因此材料表面的活性点位增加，材料的界面阻抗降低，由此更有利于活性离子(如锂离子)的嵌入，减小材料的电化学极化，从而使三元材料的循环稳定性和比容量等电化学活性得以提升。通过本申请提供的方法，最终制备获得了具有较高电化学活性的三元材料。此外，由于该方法的制备工艺简单，因此有利于实现大规模的生产应用。
附图说明
图1为实施例1制备的三元材料的SEM图，(a)为5k放大倍数下的SEM图，(b)为1k放大倍数下的SEM图。
图2为对比例1制备的三元材料的SEM图，(a)为5k放大倍数下的SEM图，(b)为1k放大倍数下的SEM图。
图3为实施例1及对比例1制备的三元材料的容量性能图。
图4为实施例1及对比例1制备的三元材料的循环性能图。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。
为了简便，本申请仅明确地公开了一些数值范围。然而，任意下限可以与任何上限组合形成未明确记载的范围；以及任意下限可以与其它下限组合形成未明确记载的范围，同样任意上限可以与任意其它上限组合形成未明确记载的范围。此外，尽管未明确记载，但是范围端点间的每个点或单个数值都包含在该范围内。因而，每个点或单个数值可以作为自身的下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合形成未明确记载的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。需要说明的是，除非另有说明，本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合，“以上”、“以下”为包含本数，“一种或多种”中的“多种”的含义是两种以上。
本申请的上述申请内容并不意欲描述本申请中的每个公开的实施方式或每种实现方式。如下描述更具体地举例说明示例性实施方式。在整篇申请中的多处，通过一系列实施例提供了指导，这些实施例可以以各种组合形式使用。在各个实例中，列举仅作为代表性组，不应解释为穷举。
发明人在研究过程中发现，常规的三元材料的制备方法通常会存在产物粒度分布不均或制备工艺路线复杂等缺点，其中，粒度分布的不均匀易导致三元材料的电化学性能不佳，限制了其在二次电池中的广泛应用。为克服上述缺点，本申请提出了一种利用超声辅助合成三元材料的方法，通过超声辅助进行三元材料的合成，可以解决固相合成法对粒度均一性不易控制的问题，获得粒度分布均匀的三元材料，从而有利于提升三元材料的电化学性能；且该方法的制备工艺路线简单，易于实现规模化应用。
本申请的第一方面提供了一种用于制备三元材料的方法，可以包括如下步骤：
S10、对锂盐与三元前驱体的混合料进行烧结处理，得到烧结料；
S20、对所述烧结料进行破碎处理，得到预设粒度的粉料；
S30、利用超声辅助合成法对所述粉料进行超声处理，得到三元材料。
本申请提供的上述方法通过对烧结破碎后的粉料利用超声辅助合成法进行超声处理，能够对三元材料的颗粒尺寸进行调节，其中，超声处理主要是利用了超声空化过程中产生的气泡在破裂时产生的高温高压的特殊环境，从而制备出了颗粒均一性较高且比表面积合适的三元材料。由于三元材料的颗粒均一性较好且比表面积合适，因此材料表面的活性点位增加，材料的界面阻抗降低，由此更有利于活性离子(如锂离子)的嵌入，减小材料的电化学极化，从而使三元材料的循环稳定性和比容量(可达到233mAh/g)等电化学活性得以提升。通过本申请提供的方法，最终制备获得了具有较高电化学活性的三元材料。此外，由于该方法的制备工艺简单，因此有利于实现较大规模的生产应用。
在一些实施方式中，步骤S30中利用超声辅助合成法对所述粉料进行超声处理，可以包括如下步骤：
S310、将所述粉料分散于有机溶剂中，得到分散液；
S320、在液冷条件下对所述分散液进行间断式地超声处理。
可以理解的是，本申请所述的超声处理可在超声系统中进行。超声系统可以为高能超声破碎机、超声波细胞破碎仪或多频超声波细胞粉碎机等，只要能实现高能超声即可，在此不做赘述。
在上述步骤中，通过采用液相的超声分散能够有效解决颗粒分散性不良的缺点，易于进行规模化应用。其中，分散液在由高能超声辅助系统的作用下进行间断式超声合成时，通过超声探头发射超声波破碎结合机械振动的作用，能够获取具有较高电化学活性的三元材料，降低界面阻抗，较低的界面阻抗有利于锂离子的嵌入过程，减小材料的电化学极化，从而使三元材料的循环稳定性和比容量等电化学活性得以提升。
需要说明的是，上述液冷条件指的是超声在液体冷却循环的方式下进行，所述液冷条件的温度为18℃～26℃。
在一些实施方式中，所述超声处理的功率为200W～1200W。例如，超声处理的功率可以为200W，300W，400W，500W，600W，700W，800W，900W，1000W，1100W，1200W或处于以上任何数值所组成的范围内。可选地，超声处理的功率为500W～1000W。将超声处理的功率控制在上述范围内，有利于提升三元材料的颗粒的均一性。
在一些实施方式中，所述超声处理的总时间为2h～12h。例如，超声处理的总时间可以为2h，3h，4h，5h，6h，7h，8h，9h，10h，11h或处于以上任何数值所组成的范围内。可选的，超声处理的总时间为5h～10h。将超声处理的总时间控制在上述范围内，有利于提高超声效果，进而提升三元材料的颗粒的均一性和比表面积。
可以理解的是，超声处理的总时间指的是从超声开始到超声结束，整个超声过程的总时间。
在一些实施方式中，每次超声的时间为2s～6s。例如，每次超声的时间可以为2s，3s，4s，5s，6s或处于以上任何数值所组成的范围内。可选地，每次超声的时间为3s～5s。将每次超声的时间控制在上述范围内，有利于提升超声效果，获得颗粒均一性较高且比表面积合适的三元材料。
可以理解的是，每次超声的时间指的是间断式超声过程中，单独一次超声所持续的时间。
在一些实施方式中，相邻的两次超声的时间间隔为4s～15s。例如，相邻的两次超声的时间间隔可以为4s，5s，6s，7s，8s，9s，10s，11s，12s，13s，14s或处于以上任何数值所组成的范围内。可选地，相邻的两次超声的时间间隔为5s～10s。将相邻的两次超声的时间间隔控制在上述范围内，有利于控制颗粒尺寸均一性以及利用超声间隙能量进行颗粒均匀性分散。
本申请所述有机溶剂的种类不做特别的限定，可根据实际需求进行选择。例如，有机溶剂包括无水乙醇、乙二醇和异丙醇中的一种或多种。
在一些实施方式中，所述方法还可以包括如下制备所述混合料的步骤S40：
S40、将所述锂盐与所述三元前驱体在转动的条件下进行混合，得到所述混合料。
作为步骤S40的一个非限制性示例，可将锂盐与三元前驱体混合，然后置于机械式混料机中，在转动下连续混合后得到混合料。
在一些实施方式中，所述锂盐与所述三元前驱体的摩尔比为(1.06～2.00):1。
在一些实施方式中，所述三元前驱体的分子式为NixCoyMn1-x-y(OH)2，0.6≤x≤0.96，0≤y≤0.2。
本申请中所述锂盐的种类不做特别的限定，可根据实际需求进行选择。例如，锂盐可以包括氢氧化锂和/或碳酸锂。
在一些实施方式中，所述转动的转速为850r/min～1500r/min。
在一些实施方式中，所述混合的时间为5min～20min。
在一些实施方式中，所述烧结处理的温度为600℃～950℃。
在一些实施方式中，所述烧结处理的时间为5.5h～18h。
在一些实施方式中，所述烧结处理在氧气的气氛下进行。可选地，所述氧气的流速为10L/min～50L/min。
在一些实施例中，在对混合料进行烧结之前，需要先对其进行升温处理，以将温度由室温升至600℃～950℃。可选地，升温处理的速率为0.5℃/min～5℃/min。
在一些实施方式中，步骤S20中对烧结料进行破碎处理之前，还需对烧结后的烧结料进行降温处理。可选地，降温处理的气流为氧气或者惰性气氛条件，气流速度为30L/min～200L/min，降温处理的时间为1h～12h。
在一些实施方式中，步骤S20中进行破碎处理后，还可进行过筛(200目～425目)处理，以获得预设粒度的粉料。可选地，该预设粒度为33μm～75μm。
本申请中破碎处理的类型不做特别的限定，可根据实际需求进行选择。例如，可以为机械粉碎、气流破碎和鄂式破碎等等，在此不做赘述。
在一些实施方式中，在步骤S30对所述粉料进行超声处理之后，还可以包括如下步骤：
S50、对所述超声处理后的产物做干燥处理。
在一些实施方式中，干燥处理的方式没有特别的限定，可根据实际需求进行选择。例如，可在干燥箱中进行干燥处理。
在一些实施方式中，所述干燥处理的温度为60℃～180℃。
在一些实施方式中，所述干燥处理的时间为8h～20h。
本申请提供的上述方法有助于改善三元材料的稳定性，使其在循环过程中无明显的容量衰减现象。此外，引入的超声辅助合成法简单易实现，过程绿色无污染，具有合成纯净三元材料的潜力。
本申请的第二方面提供了一种三元材料，通过本申请第一方面的方法制得。
通过本申请第一方面制得的三元材料比容量达到233mAh/g，无明显容量衰减现象，显著高于现有水平。
在一些实施方式中，所述三元材料的颗粒的D50为2.0μm～3.5μm。
在一些实施方式中，所述三元材料的颗粒的比表面积为0.60m2/g～2.50m2/g。
本申请中，三元材料的颗粒的D50和比表面积均处于合适范围内，有利于增加材料表面的活性点位，降低材料的界面阻抗，从而更有利于活性离子(如锂离子)的嵌入，减小材料的电化学极化，从而有利于三元材料的循环稳定性和比容量等电化学活性的提升。
本申请的第三方面提供了一种正极，包括本申请第二方面的三元材料。
在一些实施方式中，正极包括正极集流体以及设置在正极集流体至少一个表面的正极膜层，正极膜层包括本申请第二方面的三元材料。
作为示例，正极集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面，正极膜层设置在正极集流体相对的两个表面的其中任意一者或两者上。
本申请实施方式的第四方面提供了一种二次电池，包括本申请第三方面提供的正极。
在一些实施方式中，二次电池的种类不做具体的限定，可以包括其中发生电化学反应以将化学能与电能互相转化的任何电池，例如可以为锂离子电池或钠离子电池。
在一些实施方式中，二次电池还包括负极、电解质和隔离膜。在电池充放电过程中，活性离子在正极和负极之间往返嵌入和脱出。电解质在正极和负极之间起到传导离子的作用。隔离膜设置在正极和负极之间，主要起到防止正负极短路的作用，同时可以使离子通过。
本申请实施方式的第五方面提供了一种电子设备，包括本申请第四方面提供的二次电池。其中，二次电池可在所述电子设备中作为电源使用。
在一些实施方式中，电子设备的种类没有特别限定，其可以是用于现有技术中已知的任何电子设备。例如，电子设备可以包括但不限于，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、家庭用大型蓄电池和锂离子电容器等。
实施例
以下为具体实施例，下述实施例更具体地描述了本申请公开的内容，这些实施例仅仅用于阐述性说明，因为在本申请公开内容的范围内进行各种修改和变化对本领域技术人员来说是明显的。除非另有声明，以下实施例中所报道的所有份、百分比、和比值都是基于重量计，而且实施例中使用的所有试剂都可商购获得或是按照常规方法进行合成获得，并且可直接使用而无需进一步处理，以及实施例中使用的仪器均可商购获得。
实施例1
a)将LiOH和Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2前驱体按照摩尔比为1.06：1的比例混合，然后置于机械式混料机中以850r/min的转速下连续混合10min后得到混合物I；
b)将混合物I在700℃的氧气气氛条件下烧结12h，氧气流速为10L/min，升温速率为1℃/min，得到烧结产物Ⅱ；
c)将降温冷却后的烧结产物Ⅱ进行破碎，经过200目数的筛网，获取筛下料Ⅲ；
d)将筛下料Ⅲ分散于50mL无水乙醇中，搅拌均匀，进行功率为500W的高能超声，超声时间为2s、间隔时间为4s，高能超声3h。
e)将超声破碎后的分散液置于60℃的鼓风干燥箱中20h，即获得颗粒均匀可控的三元材料。
实施例2
a)将Li2CO3和Ni0.91Co0.05Mn0.04(OH)2前驱体按照摩尔比为1.50：1的比例混合，然后置于机械式混料机中以1000r/min的转速下连续混合15min后得到混合物I；
b)将混合物I在800℃的氧气气氛条件下烧结8h，氧气流速为20L/min，升温速率为2.5℃/min，得到烧结产物Ⅱ；
c)将降温冷却后的烧结产物Ⅱ进行破碎，经过325目数的筛网，获取筛下料Ⅲ；
d)将筛下料Ⅲ分散于50mL有异丙醇中，搅拌均匀，进行功率为300W的高能超声，超声时间为4s、间隔时间为5s，高能超声5h。
e)将超声破碎后的分散液置于80℃的鼓风干燥箱中12h，即获得颗粒均匀可控的三元材料。
实施例3
a)将LiOH、Li2CO3混合物和Ni0.93Co0.04Mn0.03(OH)2前驱体按照摩尔比为1.85：1的比例混合，然后置于机械式混料机中以900r/min的转速下连续混合20min后得到混合物I；
b)将混合物I在950℃的氧气气氛条件下烧结10h，氧气流速为30L/min，升温速率为4℃/min，得到烧结产物Ⅱ；
c)将降温冷却后的烧结产物Ⅱ进行破碎，经过425目数的筛网，获取筛下料Ⅲ；
d)将筛下料Ⅲ分散于50mL有无水乙醇和乙二醇的混合溶液中，搅拌均匀，进行功率为1000W的高能超声，超声时间为6s、间隔时间为8s，高能超声10h。
e)将超声破碎后的分散液置于100℃的鼓风干燥箱中10h，即获得颗粒均匀可控的三元材料。
实施例4
a)将LiOH、Li2CO3混合物和Ni0.96Co0.03Mn0.01(OH)2前驱体按照摩尔比为1.35：1的比例混合，然后置于机械式混料机中以1200r/min的转速下连续混合18min后得到混合物I；
b)将混合物I在900℃的氧气气氛条件下烧结16h，氧气流速为50L/min，升温速率为3℃/min，得到烧结产物Ⅱ；
c)将降温冷却后的烧结产物Ⅱ进行破碎，经过200目数的筛网，获取筛下料Ⅲ；
d)将筛下料Ⅲ分散于50mL有无水乙醇和乙二醇的混合溶液中，搅拌均匀，进行功率为900W的高能超声，超声时间为3s、间隔时间为10s，高能超声6h。
e)将超声破碎后的分散液置于120℃的鼓风干燥箱中9h，即获得颗粒均匀可控的三元材料。
实施例5
a)将LiOH和Ni0.92Co0.06Mn0.02(OH)2前驱体按照摩尔比为1.15：1的比例混合，然后置于机械式混料机中以1100r/min的转速下连续混合10min后得到混合物I；
b)将混合物I在800℃的氧气气氛条件下烧结12h，氧气流速为40L/min，升温速率为2℃/min，得到烧结产物Ⅱ；
c)将降温冷却后的烧结产物Ⅱ进行破碎，经过325目数的筛网，获取筛下料Ⅲ；
d)将筛下料Ⅲ分散于50mL有无水乙醇和乙二醇的混合溶液中，搅拌均匀，进行功率为600W的高能超声，超声时间为5s、间隔时间为8s，高能超声8h。
e)将超声破碎后的分散液置于80℃的鼓风干燥箱中12h，即获得颗粒均匀可控的三元材料。
实施例6
a)将LiOH、Li2CO3混合物和Ni0.96Co0.03Mn0.01(OH)2前驱体按照摩尔比为2.00：1的比例混合，然后置于机械式混料机中以1500r/min的转速下连续混合20min后得到混合物I；
b)将混合物I在950℃的氧气气氛条件下烧结18h，氧气流速为50L/min，升温速率为5℃/min，得到烧结产物Ⅱ；
c)将降温冷却后的烧结产物Ⅱ进行破碎，经过425目数的筛网，获取筛下料Ⅲ；
d)将筛下料Ⅲ分散于50mL有无水乙醇和乙二醇的混合溶液中，搅拌均匀，进行功率为1200W的高能超声，超声时间为6s、间隔时间为15s，高能超声12h。
e)将超声破碎后的分散液置于180℃的鼓风干燥箱中20h，即获得颗粒均匀可控的三元材料。
实施例7
三元材料的制备过程与实施例1相似，区别在于：步骤d)中，进行功率为200W的高能超声。
实施例8
三元材料的制备过程与实施例1相似，区别在于：步骤d)中，进行功率为1000W的高能超声。
实施例9
三元材料的制备过程与实施例1相似，区别在于：步骤d)中，高能超声2h。
实施例10
三元材料的制备过程与实施例1相似，区别在于：步骤d)中，高能超声5h。
实施例11
三元材料的制备过程与实施例1相似，区别在于：步骤d)中，高能超声10h。
实施例12
三元材料的制备过程与实施例1相似，区别在于：步骤d)中，超声时间为3s。
实施例13
三元材料的制备过程与实施例1相似，区别在于：步骤d)中，超声时间为5s。
实施例14
三元材料的制备过程与实施例1相似，区别在于：步骤d)中，间隔时间为5s。
实施例15
三元材料的制备过程与实施例1相似，区别在于：步骤d)中，间隔时间为10s。
实施例16
三元材料的制备过程与实施例1相似，区别在于：步骤d)中，进行功率为100W的高能超声。
实施例17
三元材料的制备过程与实施例1相似，区别在于：步骤d)中，进行功率为1500W的高能超声。
实施例18
三元材料的制备过程与实施例1相似，区别在于：步骤d)中，高能超声0.5h。
实施例19
三元材料的制备过程与实施例1相似，区别在于：步骤d)中，高能超声15h。
对比例1
三元材料的制备过程与实施例1相似，区别在于：省略了超声处理步骤d)及后续步骤e)。
对比例2
三元材料的制备过程与实施例2相似，区别在于：省略了超声处理步骤d)及后续步骤e)。
对比例3
三元材料的制备过程与实施例3相似，区别在于：省略了超声处理步骤d)及后续步骤e)。
对比例4
三元材料的制备过程与实施例4相似，区别在于：省略了超声处理步骤d)及后续步骤e)。
对比例5
三元材料的制备过程与实施例5相似，区别在于：省略了超声处理步骤d)及后续步骤e)。
将实施例1～19及对比例1～5制得的三元材料进行相关的性能测试，测试结果如下表1及图3～4所示。
其中，各项性能测试项目的测试条件或测试标准如下：
(1)容量测试
材料组装成CR2032电池在蓝电测试系统(LAND-2001A)上进行测试。其中，测试条件为：截止电压为2.8V～4.3V，分别以0.1C和0.33C电流密度循环1周；测试温度为室温(25℃)。
(2)循环稳定性测试
材料组装成CR2032电池在蓝电测试系统(LAND-2001A)上进行测试。其中，测试条件为：截止电压为2.5V～4.3V，首先以0.1C电流密度循环5周进行活化，然后以0.5C电流密度进行50圈充放电循环稳定性测试；测试温度为45℃。
表1
Figure BDA0004076796200000141
Figure BDA0004076796200000151
从图1和图2可以看出，与常规的固相合成法相比，采用本申请提供的方法制得的三元材料，其颗粒的分布明显更加均匀，粒径分布在1.50μm～2.00μm范围内，说明本申请采用超声辅助合成法确实能有效改善三元材料粒度的均一性。
另外，从上表1可以出，与对比例1～5中省略掉超声处理步骤相比，实施例1～5的充放电容量以及循环50圈后的容量保持率均高于对比例1～5；此外，从图4可以看出，实施例1的循环性能高于对比例1，说明本申请采用超声辅助合成法确实能有效提升三元材料的容量和循环性能。同时，从表1中还可以看出，当实施例16～19中超声处理的功率和总时间均超出本申请所选取的范围时，充放电容量以及循环50圈后的容量保持率相对于实施例1～15均会有不同程度的下降，说明超声处理的功率和总时间需控制在本申请所选取的范围内。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (13)

1.一种用于制备三元材料的方法，其特征在于，包括：
对锂盐与三元前驱体的混合料进行烧结处理，得到烧结料；
对所述烧结料进行破碎处理，得到预设粒度的粉料；
利用超声辅助合成法对所述粉料进行超声处理，得到三元材料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用超声辅助合成法对所述粉料进行超声处理，包括：
将所述粉料分散于有机溶剂中，得到分散液；
在液冷条件下对所述分散液进行间断式地超声处理。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述超声处理满足如下条件中的至少一者：
(1)所述超声处理的功率为200W～1200W，可选为500W～1000W；
(2)所述超声处理的总时间为2h～12h，可选为5h～10h；
(3)每次超声的时间为2s～6s，可选为3s～5s；
(4)相邻的两次超声的时间间隔为4s～15s，可选为5s～10s；
(5)所述液冷条件的温度为18℃～26℃；
(6)所述有机溶剂包括无水乙醇、乙二醇和异丙醇中的一种或多种。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述烧结处理满足如下条件中的至少一者：
(1)所述烧结处理的温度为600℃～950℃；
(2)所述烧结处理的时间为5.5h～18h；
(3)所述烧结处理在氧气的气氛下进行，
可选地，所述氧气的流速为10L/min～50L/min。
5.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述预设粒度为33μm～75μm。
6.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，还包括制备所述混合料的步骤：
将所述锂盐与所述三元前驱体在转动的条件下进行混合，得到所述混合料；
可选地，所述转动的转速为850r/min～1500r/min；
可选地，所述混合的时间为5min～20min。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法满足如下条件中的至少一者：
(1)所述锂盐包括氢氧化锂和/或碳酸锂；
(2)所述三元前驱体的分子式为NixCoyMn1-x-y(OH)2，0.6≤x≤0.96，0≤y≤0.2；
(3)所述锂盐与所述三元前驱体的摩尔比为(1.06～2.00):1。
8.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，在对所述粉料进行超声处理之后，还包括：
对所述超声处理后的产物做干燥处理；
可选地，所述干燥处理的温度为60℃～180℃；
可选地，所述干燥处理的时间为8h～20h。
9.一种三元材料，其特征在于，根据权利要求1-8任一项所述的方法制得。
10.根据权利要求9所述的三元材料，其特征在于，所述三元材料满足如下条件中的至少一者：
(1)所述三元材料的颗粒的D50为2.0μm～3.5μm；
(2)所述三元材料的颗粒的比表面积为0.60m2/g～2.50m2/g。
11.一种正极，其特征在于，包括权利要求9或10所述的三元材料。
12.一种二次电池，其特征在于，包括权利要求11所述的正极。
13.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求12所述的二次电池。
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