CN116914293A - 一种电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电池。该电池包括正极片，正极片包括正极活性材料；在电池循环前，电池充电至50%SOC、100%SOC时的平均电压分别为Bv1、Bv2，放电至50%SOC、0%SOC时的平均电压分别为Bv3、Bv4，N=（∣Bv4‑Bv2∣）/（∣Bv3‑Bv1∣）；在电池循环后，电池充电至50%SOC、100%SOC时的平均电压分别为Ev1、Ev2，放电至50%SOC、0%SOC时的平均电压分别为Ev3、Ev4，M=（∣Ev4‑Ev2∣）/（∣Ev3‑Ev1∣）；N满足，0＜N≤0.2，且，M满足，0＜M≤0.4。本发明提供的电池的初始极化程度小，且具有良好的循环性能。

Description

一种电池
技术领域
本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种电池。
背景技术
锂离子电池因具有工作电压高、循环使用寿命长、无记忆效应、自放电小、环境友好等优点，已被广泛应用于各种便携式电子产品和电动汽车中。虽然锂离子电池具有众多优势，但是，锂离子电池在初始充放电过程中，随着锂离子的脱嵌的不断进行，锂离子电池的初始极化程度会增大，通过阻碍锂离子和电子的传递，最终导致锂离子电池的循环性能显著下降。
发明内容
为了解决锂离子电池在初始充放电过程中的初始极化程度大而导致锂离子电池的循环性能显著下降的问题，本发明提供一种电池。
根据本发明的第一个方面，提供一种电池，该电池包括正极片，正极片包括正极活性材料；在电池循环前，对电池进行充放电，以电池充电至50%SOC时的平均电压为Bv1，以电池充电至100%SOC时的平均电压为Bv2，以电池放电至50%SOC时的平均电压为Bv3，以电池放电至0%SOC时的平均电压为Bv4，N=（∣Bv4- Bv2∣）/（∣Bv3- Bv1∣）；在电池循环后，对电池进行充放电，以电池充电至50%SOC时的平均电压为Ev1，以电池充电至100%SOC时的平均电压为Ev2，以电池放电至50%SOC时的平均电压为Ev3，以电池放电至0%SOC时的平均电压为Ev4，M=（∣Ev4-Ev2∣）/（∣Ev3- Ev1∣）；N满足，0＜N≤0.2，且，M满足，0＜M≤0.4。
本发明提供的电池在循环前充电至50%SOC时的平均电压Bv1、充电至100%SOC的平均电压Bv2以及放电至50%SOC时的平均电压Bv3、放电至0%SOC时的平均电压Bv4满足0＜（∣Bv4-Bv2∣）/（∣Bv3- Bv1∣）≤0.2，使得电池中的正极活性材料的初始表面结构稳定，而在循环后充电至50%SOC时的平均电压Ev1、充电至0%SOC时的平均电压Ev2以及放电至50%SOC时的平均电压Ev3、放电至0%SOC时的平均电压Ev4满足0＜（∣Ev4- Ev2∣）/（∣Ev3- Ev1∣）≤0.4，使得电池中的正极活性材料在循环后其层状结构能够保持稳定，由此，满足上述两个关系式的电池的初始极化程度大大减小，且具有良好的循环性能。
本发明提供的电池同时满足0＜N≤0.2和0＜M≤0.4这两个关系式，能够在一定程度上抑制电池在初始充放电过程中正极活性材料因锂离子的不断脱嵌而发生氧化还原反应所引起的表面相变，降低表面转变过程中正极活性材料的直接损失及其晶格应变，进而降低电池的初始极化程度，使得在经过循环后的电池中的正极活性材料的层状结构能够保持稳定，同时还能避免正极活性材料在高SOC段因处于高脱锂状态而在岩盐相和层状结构界面产生的高晶格应变以及层状结构坍塌，最终使得电池的循环性能得到显著提高。而对于不满足0＜N≤0.2和0＜M≤0.4这两个关系式的电池而言，随着锂离子的脱嵌以及正极活性材料发生的氧化还原反应的不断进行，会引起正极活性材料从层状结构向更加致密不可逆的结构（富镍岩盐相）转变，正极活性材料的表面最先与电解液发生反应，进而引起正极活性材料的表面发生相变，这种表面转变过程将导致正极活性材料的直接损失，形成的初始的表面层可以通过阻碍锂离子和电子的传递，最终导致电池的循环性能显著下降，并且，由于氧化还原反应是沿各个方向发生的，所以这种不可逆相变会在正极活性材料颗粒内引起异质的内部应变，并进一步导致正极活性材料的结构稳定性降低和循环性能劣化，同时，在高SOC段的电池中的正极活性材料处于高脱锂状态，在岩盐相和层状结构界面会产生较高的晶格应变，使得正极活性材料的层状结构坍塌，且晶格应变累积到一定程度时正极活性材料会发生开裂，最终导致电池在高SOC段的动力学性能变差，初始极化程度增大，电池的循环性能也显著下降。
具体实施方式
为了解决锂离子电池在初始充放电过程中的初始极化程度大而导致锂离子电池的循环性能显著下降的问题，本发明提供一种电池。
根据本发明的第一个方面，提供一种电池，该电池包括正极片，正极片包括正极活性材料；在电池循环前，对电池进行充放电，以电池充电至50%SOC时的平均电压为Bv1，以电池充电至100%SOC时的平均电压为Bv2，以电池放电至50%SOC时的平均电压为Bv3，以电池放电至0%SOC时的平均电压为Bv4，N=（∣Bv4- Bv2∣）/（∣Bv3- Bv1∣）；在电池循环后，对电池进行充放电，以电池充电至50%SOC时的平均电压为Ev1，以电池充电至100%SOC时的平均电压为Ev2，以电池放电至50%SOC时的平均电压为Ev3，以电池放电至0%SOC时的平均电压为Ev4，M=（∣Ev4-Ev2∣）/（∣Ev3- Ev1∣）；N满足，0＜N≤0.2，且，M满足，0＜M≤0.4。
本发明提供的电池在循环前充电至50%SOC时的平均电压Bv1、充电至100%SOC的平均电压Bv2以及放电至50%SOC时的平均电压Bv3、放电至0%SOC时的平均电压Bv4满足0＜（∣Bv4-Bv2∣）/（∣Bv3- Bv1∣）≤0.2，使得电池中的正极活性材料的初始表面结构稳定，而在循环后充电至50%SOC时的平均电压Ev1、充电至0%SOC时的平均电压Ev2以及放电至50%SOC时的平均电压Ev3、放电至0%SOC时的平均电压Ev4满足0＜（∣Ev4- Ev2∣）/（∣Ev3- Ev1∣）≤0.4，使得电池中的正极活性材料在循环后其层状结构能够保持稳定，由此，满足上述两个关系式的电池的初始极化程度大大减小，且具有良好的循环性能。
本发明提供的电池同时满足0＜N≤0.2和0＜M≤0.4这两个关系式，能够在一定程度上抑制电池在初始充放电过程中正极活性材料因锂离子的不断脱嵌而发生氧化还原反应所引起的表面相变，降低表面转变过程中正极活性材料的直接损失及其晶格应变，进而降低电池的初始极化程度，使得在经过循环后的电池中的正极活性材料的层状结构能够保持稳定，同时还能避免正极活性材料在高SOC段因处于高脱锂状态而在岩盐相和层状结构界面产生的高晶格应变以及层状结构坍塌，最终使得电池的循环性能得到显著提高。而对于不满足0＜N≤0.2和0＜M≤0.4这两个关系式的电池而言，随着锂离子的脱嵌以及正极活性材料发生的氧化还原反应的不断进行，会引起正极活性材料从层状结构向更加致密不可逆的结构（富镍岩盐相）转变，正极活性材料的表面最先与电解液发生反应，进而引起正极活性材料的表面发生相变，这种表面转变过程将导致正极活性材料的直接损失，形成的初始的表面层可以通过阻碍锂离子和电子的传递，最终导致电池的循环性能显著下降，并且，由于氧化还原反应是沿各个方向发生的，所以这种不可逆相变会在正极活性材料颗粒内引起异质的内部应变，并进一步导致正极活性材料的结构稳定性降低和循环性能劣化，同时，在高SOC段的电池中的正极活性材料处于高脱锂状态，在岩盐相和层状结构界面会产生较高的晶格应变，使得正极活性材料的层状结构坍塌，且晶格应变累积到一定程度时正极活性材料会发生开裂，最终导致电池在高SOC段的动力学性能变差，初始极化程度增大，电池的循环性能也显著下降。
优选地，0＜N≤0.1。
优选地，0＜M≤0.25。
优选地，正极活性材料的粒径D50为1~10μm。
优选地，正极活性材料的粒径D50为2~4μm。
优选地，正极活性材料的比表面积为0.2~3m2/g。
优选地，正极活性材料的比表面积为0.6~1m2/g。
优选地，正极活性材料包括镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、镍钴锰铝酸锂中的至少一种。
优选地，正极活性材料包括单晶镍钴锰酸锂、单晶镍钴铝酸锂、单晶镍钴锰铝酸锂、多晶镍钴锰酸锂、多晶镍钴铝酸锂、多晶镍钴锰铝酸锂中的至少一种。
优选地，正极活性材料包括单晶镍钴锰酸锂、单晶镍钴铝酸锂、单晶镍钴锰铝酸锂中的至少一种。
与多晶材料相比，本方案提供的电池以单晶材料作为正极活性材料，其长期性能更加稳定，且在电池后期循环过程中不容易出现开裂，能够在一定程度上减少正极活性材料与电解液之间的副反应，有利于提高电池的循环稳定性。
优选地，上述正极活性材料通过以下步骤制备得到：
S1.利用镍源物料、钴源物料、锰源物料和/或铝源物料制备得到前驱体；
S2.将前驱体与锂源物料混合，制得混合料，将混合料置于氧气气氛下，以2~2.5℃/min的升温速率进行第一次升温至450~550℃，保温反应3~5小时，接着以2~2.5℃的升温速率进行第二次升温至850~900℃，保温反应10~12小时，制得正极活性材料；第一次升温过程中所采用的升温速率与第二次升温过程中所采用的升温速率不同。
下面结合具体实施方式对本发明提供的技术方案中的技术特征作进一步清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种电池，其制备方法包括以下步骤：
1.正极片的制备
将正极活性材料、导电剂乙炔黑、粘结剂聚偏氟乙烯（PVDF）按照质量比98：1：1进行混合，然后向其中加入溶剂N-甲基吡咯烷酮（NMP），在真空搅拌机作用下搅拌至体系呈均一状，制得正极浆料；将正极浆料均匀涂覆于正极集流体铝箔的两个表面上，室温晾干后转移至烘箱中继续干燥，然后经过冷压、分切，得到正极片。
本实施例所采用的正极活性材料为镍钴锰酸锂单晶颗粒，通过以下步骤制备得到：
S1.将镍源物料（NiO）、钴源物料（Co3O4）、锰源物料（MnO2）进行混合，得到金属氧化物混合物；
在S1中，镍源物料、钴源物料、锰源物料的投料量如下，按照物质的量计算，Ni：Co：Mn=90：6：4；
S2.将上述金属氧化物混合物、锂源物料（LiOH）加入到混料机中混合2小时，制得混合料，并将混合料置于烧结炉中，在氧气气氛下以2.5℃/min的升温速率升温至500℃并保温4小时，再以2℃/min的升温速率升温至870℃并保温12小时，随后降温至600℃并保温4小时，待炉温冷却至室温，经过破碎过筛后得到粒径D50=2.5μm、比表面积BET=0.82m2/g的镍钴锰酸锂单晶颗粒；
在S2中，锂源物料和金属氧化物混合物的投料量如下，以金属氧化物混合物中的Ni、Co、Mn元素的物质的量总和为Me，以锂源物料中的Li元素的物质的量为MLi，按照物质的量计算，MLi：Me=1.03。
2.负极片的制备
将负极活性材料石墨、导电剂乙炔黑、增稠剂羧甲基纤维素钠（CMC）、粘结剂丁苯橡胶（SBR）按照质量比96.4：1：1.2：1.4进行混合，然后加入溶剂去离子水，在真空搅拌作用下搅拌至体系呈均一状，制得负极浆料；将负极浆料均匀涂覆于负极集流体铜箔的两个表面上，室温晾干后转移至烘箱中继续干燥，经过冷压、分切，制得负极片。
3.电解液的制备
将碳酸乙烯酯（EC）、碳酸甲乙酯（EMC）、碳酸二乙酯（DEC）按照体积比1：1：1进行混合，得到有机溶剂，接着将充分干燥的锂盐LiPF6溶解于上述有机溶剂中，配制成浓度为1mol/L的电解液。
4.隔离膜的制备
选择聚乙烯膜作为隔离膜。
5.电池的制备
将上述正极片、隔离膜、负极片按顺序叠好，使隔离膜处于正极片、负极片之间以起到隔离作用，然后卷绕得到裸电芯；将裸电芯置于外包装壳中，干燥后注入电解液，经过真空封装、静置、化成、整形等工序，制得本实施例的电池。
实施例2
本实施例提供一种电池，与实施例1相比，构成的区别是，在正极片的制备过程中，所采用的正极活性材料为镍钴铝酸锂单晶颗粒，通过以下步骤制备得到：
S1.利用镍源物料（NiSO4·6H2O）、钴源物料（CoSO4·7H2O）制备得到镍钴混合盐溶液；
S2.利用铝源物料（NaAlO2）、NaOH溶液制备得到铝盐溶液；
其中，镍源物料、钴源物料、铝源物料的投料量如下，按照物质的量计算，Ni：Co：Al=90：6：4；
S3.将镍钴混合盐溶液、铝盐溶液加入到连续搅拌式共沉淀反应釜中，向其中加入NaOH溶液和氨水调节反应体系的pH=11.5，并将反应釜置于60℃下反应24小时以使镍源物料、钴源物料、铝源物料发生共沉淀反应，将由此得到的沉淀物于120℃下干燥后得到前驱体；
S4.将前驱体与锂源物料（LiOH）加入到混料机中混合2小时，制得混合料，并将混合料置于烧结炉中，在氧气气氛下以2.5℃/min的升温速率升温至500℃并保温4小时，再以2℃/min的升温速率升温至850℃并保温12小时，待炉温冷却至室温，经过破碎过筛后得到粒径D50=1.8μm、比表面积BET=0.89m2/g的镍钴铝酸锂单晶颗粒；
在S4中，前驱体和锂源物料的投料量如下，以前驱体中的Ni、Co、Al元素的物质的量总和为Me，以锂源物料中的Li元素的物质的量为MLi，按照物质的量计算，MLi：Me=1.03。
除上述区别以外，本实施例所采用的物料、配方配比以及制备操作与实施例1严格保持一致。
实施例3
本实施例提供一种电池，与实施例1相比，构成的区别是，在正极片的制备过程中，所采用的正极活性材料的制备步骤不同，具体为：
S1.将镍源物料（NiSO4·6H2O）、钴源物料（CoSO4·7H2O）、锰源物料（MnSO4·H2O）溶于去离子水中，制备得到混合盐溶液；
在S1中，镍源物料、钴源物料、锰源物料的投料量如下，按照物质的量计算，Ni：Co：Mn=90：6：4；
S2.将混合盐溶液加入到连续搅拌式共沉淀反应釜中，向其中加入NaOH溶液和氨水调节反应体系的pH=12，并将反应釜置于80℃下反应24小时以使镍源物料、钴源物料、铝源物料发生共沉淀反应，将由此得到的沉淀物于120℃下干燥后得到前驱体；
S3.将前驱体与锂源物料（LiOH）加入到混料机中混合2小时，制得混合料，并将混合料置于烧结炉中，在氧气气氛下以2.5℃/min的升温速率升温至500℃并保温4小时，再以2℃/min的升温速率升温至880℃并保温12小时，待炉温冷却至室温，经过破碎过筛后得到粒径D50=3.2μm、比表面积BET=0.73m2/g的镍钴锰酸锂单晶颗粒；
在S3中，前驱体和锂源物料的投料量如下，以前驱体中的Ni、Co、Al元素的物质的量总和为Me，以锂源物料中的Li元素的物质的量为MLi，按照物质的量计算，MLi：Me=1.03。
除上述区别以外，本实施例所采用的物料、配方配比以及制备操作与实施例1严格保持一致。
实施例4
本实施例提供一种电池，与实施例1相比，构成的区别是，在正极片的制备过程中，所采用的正极活性材料的制备步骤不同，具体为：
S1.将镍源物料（NiSO4·6H2O）、钴源物料（CoSO4·7H2O）、锰源物料（MnSO4·H2O）溶于去离子水中，制备得到混合盐溶液；
在S1中，镍源物料、钴源物料、锰源物料的投料量如下，按照物质的量计算，Ni：Co：Mn=90：6：4；
S2.将锂源物料（LiNO3）与混合盐溶液混合后滴加到柠檬酸-乙二醇水溶液中，形成凝胶后将其于120℃下烘干水分，然后将凝胶进行研磨和粉碎，得到混合料，并将混合料置于烧结炉中，在氧气气氛下以2℃/min的升温速率升温至500℃并保温4小时，再以2.5℃/min的升温速率升温至900℃并保温10小时，待炉温冷却至室温，经过破碎过筛后得到粒径D50=3.8μm、比表面积BET=0.69m2/g的镍钴锰酸锂单晶颗粒；
在S2中，混合盐溶液和锂源物料的投料量如下，以混合盐溶液中的Ni、Co、Mn元素的物质的量总和为Me，以锂源物料中的Li元素的物质的量为MLi，按照物质的量计算，MLi：Me=1.05；柠檬酸-乙二醇水溶液的用量如下，以柠檬酸-乙二醇水溶液中的柠檬酸的物质的量为M1，以锂源物料（LiNO3）与混合盐溶液混合后的体系中的金属离子的物质的量之和为M2，M1：M2=1：1。
除上述区别以外，本实施例所采用的物料、配方配比以及制备操作与实施例1严格保持一致。
实施例5
本实施例提供一种电池，与实施例1相比，构成的区别是，在正极片的制备过程中，所采用的正极活性材料的制备步骤不同，具体为：
S1.将镍源物料（NiSO4·6H2O）、钴源物料（CoSO4·7H2O）、锰源物料（MnSO4·H2O）溶于去离子水中，制备得到混合盐溶液；
在S1中，镍源物料、钴源物料、锰源物料的投料量如下，按照物质的量计算，Ni：Co：Mn=90：6：4；
S2.将锂源物料（LiNO3）与混合盐溶液加入到喷雾干燥机中，同时向喷雾干燥机中通入200℃的高压惰性气体，反应10s收集得到前驱体；
S3.将前驱体于100℃下干燥8小时后置于烧结炉中，在氧气气氛下以2℃/min的升温速率升温至500℃并保温4小时，再以2.5℃/min的升温速率升温至870℃并保温12小时，待炉温冷却至室温，经过破碎过筛后得到粒径D50=2.3μm、比表面积BET=0.88m2/g的镍钴锰酸锂单晶颗粒；
除上述区别以外，本实施例所采用的物料、配方配比以及制备操作与实施例1严格保持一致。
实施例6
本实施例提供一种电池，与实施例1相比，构成的区别是，在正极片的制备过程中，所采用的正极活性材料的制备步骤不同，具体为：
S1.将镍源物料（NiSO4·6H2O）、钴源物料（CoSO4·7H2O）、锰源物料（MnSO4·H2O）溶于去离子水中，制备得到混合盐溶液；
在S1中，镍源物料、钴源物料、锰源物料的投料量如下，按照物质的量计算，Ni：Co：Mn=90：6：4；
S2.将混合盐溶液加入到连续搅拌式共沉淀反应釜中，向其中加入NaOH溶液和氨水调节反应体系的pH=11.8，并将反应釜置于80℃下反应24小时以使镍源物料、钴源物料、锰源物料发生共沉淀反应，将由此得到的沉淀物于120℃下干燥后得到前驱体；
S3.将前驱体与锂源物料（LiOH）加入到混料机中混合2小时，制得混合料，并将混合料置于烧结炉中，在氧气气氛下以2℃/min的升温速率升温至500℃并保温4小时，再以2.5℃/min的升温速率升温至850℃并保温12小时，待炉温冷却至室温，经过破碎过筛后得到粒径D50=2.0μm、比表面积BET=0.95m2/g的镍钴锰酸锂单晶颗粒；
在S3中，前驱体和锂源物料的投料量如下，以前驱体中的Ni、Co、Al元素的物质的量总和为Me，以锂源物料中的Li元素的物质的量为MLi，按照物质的量计算，MLi：Me=1.03。
除上述区别以外，本实施例所采用的物料、配方配比以及制备操作与实施例1严格保持一致。
对比例1
本对比例提供一种电池，与实施例1相比，构成的区别是，在正极片的制备过程中，所采用的正极活性材料的制备步骤不同，具体为：
S1.将镍源物料（NiSO4·6H2O）、钴源物料（CoSO4·7H2O）、锰源物料（MnSO4·H2O）溶于去离子水中，制备得到混合盐溶液；
在S1中，镍源物料、钴源物料、锰源物料的投料量如下，按照物质的量计算，Ni：Co：Mn=90：6：4；
S2.将混合盐溶液加入到连续搅拌式共沉淀反应釜中，向其中加入NaOH溶液和氨水调节反应体系的pH=12.1，并将反应釜置于90℃下反应18小时以使镍源物料、钴源物料、铝源物料发生共沉淀反应，将由此得到的沉淀物于110℃下干燥后得到前驱体；
S3.将前驱体与锂源物料（LiOH）加入到混料机中混合2小时，制得混合料，并将混合料置于烧结炉中，在氧气气氛下以2.5℃/min的升温速率升温至500℃并保温4小时，再以2℃/min的升温速率升温至890℃并保温12小时，待炉温冷却至室温，经过破碎过筛后得到粒径D50=3.4μm、比表面积BET=0.82m2/g的镍钴锰酸锂单晶颗粒；
在S3中，前驱体和锂源物料的投料量如下，以前驱体中的Ni、Co、Mn元素的物质的量总和为Me，以锂源物料中的Li元素的物质的量为MLi，按照物质的量计算，MLi：Me=1.05。
除上述区别以外，本对比例所采用的物料、配方配比以及制备操作与实施例1严格保持一致。
对比例2
本对比例提供一种电池，与实施例1相比，构成的区别是，在正极片的制备过程中，所采用的正极活性材料的制备步骤不同，具体为：
S1.将镍源物料（NiSO4·6H2O）、钴源物料（CoSO4·7H2O）、锰源物料（MnSO4·H2O）溶于去离子水中，制备得到混合盐溶液；
在S1中，镍源物料、钴源物料、锰源物料的投料量如下，按照物质的量计算，Ni：Co：Mn=90：6：4；
S2.将混合盐溶液加入到连续搅拌式共沉淀反应釜中，向其中加入NaOH溶液和氨水调节反应体系的pH=12，并将反应釜置于170℃下反应12小时以使镍源物料、钴源物料、锰源物料发生共沉淀反应，将由此得到的沉淀物于110℃下干燥后得到前驱体；
S3.将前驱体与锂源物料（LiOH）加入到混料机中混合2小时，制得混合料，并将混合料置于烧结炉中，在氧气气氛下以2.5℃/min的升温速率升温至500℃并保温4小时，再以2℃/min的升温速率升温至850℃并保温12小时，待炉温冷却至室温，经过破碎过筛后得到粒径D50=2.1μm、比表面积BET=0.90m2/g的镍钴锰酸锂单晶颗粒；
在S3中，前驱体和锂源物料的投料量如下，以前驱体中的Ni、Co、Mn元素的物质的量总和为Me，以锂源物料中的Li元素的物质的量为MLi，按照物质的量计算，MLi：Me=1.05。
除上述区别以外，本对比例所采用的物料、配方配比以及制备操作与实施例1严格保持一致。
对比例3
本对比例提供一种电池，与实施例1相比，构成的区别是，在正极片的制备过程中，所采用的正极活性材料的制备步骤不同，具体为：
S1.将镍源物料（NiO）、钴源物料（Co3O4）、铝源物料（Al2O3）进行混合，得到金属氧化物混合物；
在S1中，镍源物料、钴源物料、铝源物料的投料量如下，按照物质的量计算，Ni：Co：Al=90：6：4；
S2.将上述金属氧化物混合物与锂源物料（LiOH）加入到混料机中混合2小时，制得混合料，并将混合料置于烧结炉中，在氧气气氛下以2.5℃/min的升温速率升温至500℃并保温4小时，再以2℃/min的升温速率升温至830℃并保温13小时，待炉温冷却至室温，经过破碎过筛后得到粒径D50=1.8μm、比表面积BET=0.92m2/g的镍钴铝酸锂单晶颗粒；
在S2中，锂源物料和金属氧化物混合物的投料量如下，以金属氧化物混合物中的Ni、Co、Al元素的物质的量总和为Me，以锂源物料中的Li元素的物质的量为MLi，按照物质的量计算，MLi：Me=1.03。
除上述区别以外，本对比例所采用的物料、配方配比以及制备操作与实施例1严格保持一致。
以上所涉及的“正极活性材料的粒径D50”的测试方法如下：在50mL洁净烧杯中加入0.02g正极活性材料粉末样品，加入20mL乙醇，再滴加2至3滴1%的表面活性剂，使正极活性材料粉末完全分散于水中，并置于120W超声清洗机中超声5分钟，然后使用激光粒度分布测量仪（Mastersizer 3000）测试正极活性材料的粒径。
“正极活性材料的比表面积BET”的测试方法如下：在温度25℃、湿度60%的环境中，称量空小试管和塞子总重量，将正极活性材料放入无水乙醇中浸泡4h，取出并放入温度100℃的烘箱中烘半个小时，用镊子取出正极活性材料后放入空小试管中，再称量样品、小试管和塞子总重量，以计算正极活性材料样品的质量；打开脱气站，将装有正极活性材料的小试管放入脱气站中并将温度设置为100℃，利用纯氮气吹扫30min，冷却15min后上机在温度25℃、湿度60％的条件下进行测试；以取点在0.05~0.25范围的P/P0为x轴，P/V(P0-P)为Y轴，由BET方程做图进行线性拟合，得到直线的斜率与截距从而计算出正极活性材料的比表面积。
测试例
1.参试对象
本测试例以实施例1~6和对比例1~3所制得电池作为参试对象，进行相关性能测试。
2.测试内容
（1）平均电压
利用蓝电测试仪对电池进行充放电测试，具体操作为：测试温度设置为25℃，将锂离子电池以0.1C倍率（C）恒流恒压充电到4.3V，再以4.3V恒压充电到电流小于等于0.05C，再静置5分钟后以1C放电到2.75V，测试期间记录充放电容量和充放电能量，然后计算电池的平均电压，计算公式为：平均电压（V）=能量（mWh）/容量（mAh）。
按照上述方法对电池循环前后的充放电平均电压进行测试，电池循环前的充放电平均电压指的是电池化成定容结束后再以0.1C充放电测得的平均电压，电池循环后的充放电平均电压指的是电池以0.33C/1C循环充放电300圈结束后再以0.1C进行充放电测试得到的平均电压。
在电池循环前（循环前指的是电池化成定容结束后），对电池进行充放电，以电池充电至50%SOC时的平均电压为Bv1，以电池充电至100%SOC时的平均电压为Bv2，以电池放电至50%SOC时的平均电压为Bv3，以电池放电至0%SOC时的平均电压为Bv4，N=（∣Bv4- Bv2∣）/（∣Bv3- Bv1∣）；在电池循环后，对电池进行充放电，以电池充电至50%SOC时的平均电压为Ev1，以电池充电至100%SOC时的平均电压为Ev2，以电池放电至50%SOC时的平均电压为Ev3，以电池放电至0%SOC时的平均电压为Ev4，M=（∣Ev4- Ev2∣）/（∣Ev3- Ev1∣）。
在上述电池循环前、循环后的平均电压测试过程中，对电池进行充放电操作之前，需要将电池进行空电处理，即，使电池的荷电状态SOC=0%，然后再对电池进行充电至50%SOC、100%SOC并测试电池的平均电压。
（2）克容量
利用利用蓝电测试仪对电池进行充放电测试，具体操作为：测试温度设置为25℃，将电池静置30分钟后以0.3倍率（C）放电到2.75V，随后以0.3C恒流充电到4.3V，再4.3V恒压充电到电流小于等于0.05C，以此得到的容量为初始充电容量；将电池再静置5分钟后以1C放电到2.75V，由此得到的容量为初始放电容量。将测得的初始充电容量、初始放电容量结合结合电池的极片重量计算得到克容量。
（3）循环性能
利用蓝电测试仪对电池进行充放电测试，具体操作为：测试温度设置为45℃，将电池以0.3倍率（C）恒流充电到4.3V，随后以4.3V恒压充电到电流小于等于0.05C，再将电池静置5分钟后以1C放电到2.75V，然后进行0.3C充电/1C放电的循环测试300次，记录第300圈循环的放电容量。电池的循环容量保持率的计算公式如下：循环容量保持率=（第300次循环的放电容量/首次循环的放电容量）×100%。
3.实验结果
表1 正极活性材料的相关参数以及电池的相关性能测试结果
实施例1~6和对比例1~3所制得的正极活性材料的相关参数以及电池的相关性能测试结果如表1所示。
所有的参试电池中，实施例1~6提供的电池同时满足0＜N≤0.2和0＜M≤0.4这两个关系式，循环性能测试结果显示，实施例1~6的电池在45℃下循环200圈的容量保持率高达93.3~95.3%；与实施例1相比，对比例1提供的电池属于满足0＜M≤0.4但不满足0＜N≤0.2的情形，对比例2提供的电池属于满足0＜N≤0.2但不满足0＜M≤0.4的情形，对比例3提供的电池属于既不满足0＜N≤0.2又不满足0＜M≤0.4的情形，测试结果显示，对比例1~3的电池的克容量以及在45℃下循环300圈的容量保持率均显著低于实施例1。造成上述结果的原因是：实施例1~6提供的电池同时满足0＜N≤0.2和0＜M≤0.4这两个关系式，能够在一定程度上抑制电池在初始充放电过程中正极活性材料因锂离子的脱嵌而发生氧化还原反应所引起的表面相变，降低表面转变过程中正极活性材料的直接损失及其晶格应变，进而降低电池的初始极化程度，使得在经过循环后的电池中的正极活性材料的层状结构能够保持稳定，提高了电池的循环性能；而对比例1~3提供的电池则无法同时满足0＜N≤0.2和0＜M≤0.4这两个关系式，随着锂离子的脱嵌以及正极活性材料发生的氧化还原反应的不断进行，会引起正极活性材料从层状结构向更加致密不可逆的结构（富镍岩盐相）转变，正极活性材料的表面最先与电解液发生反应，进而引起正极活性材料的表面发生相变，这种表面转变过程将导致正极活性材料的直接损失，形成的初始的表面层可以通过阻碍锂离子和电子的传递，最终导致电池的循环性能显著下降，并且，由于氧化还原反应是沿各个方向发生的，所以这种不可逆相变会在正极活性材料颗粒内引起异质的内部应变，并进一步导致正极活性材料的结构稳定性降低和循环性能劣化，同时，在高SOC段的电池中的正极活性材料处于高脱锂状态，在岩盐相和层状结构界面会产生较高的晶格应变，使得正极活性材料的层状结构坍塌，且晶格应变累积到一定程度时正极活性材料会发生开裂，最终导致电池在高SOC段的动力学性能变差，初始极化程度增大，电池的循环性能也显著下降。
在实施例1~6提供的电池中，实施例4和实施例6提供的电池同时满足0＜N≤0.1和0＜M≤0.25这两个关系式，相较于其他的实施例而言，实施例4和实施例6的电池的克容量更高、高温循环性能更好，具体体现在：实施例4和实施例6提供的电池的克容量分别为212.5mAh/g、212.9mAh/g，在45℃下循环300圈的容量保持率高达95%以上，分别为95.1%、95.3%。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，但这些修改或替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池，其特征在于：包括正极片，所述正极片包括正极活性材料；
在所述电池循环前，对所述电池进行充放电，以所述电池充电至50%SOC时的平均电压为Bv1，以所述电池充电至100%SOC时的平均电压为Bv2，以所述电池放电至50%SOC时的平均电压为Bv3，以所述电池放电至0%SOC时的平均电压为Bv4，N=（∣Bv4 - Bv2∣）/（∣Bv3 - Bv1∣）；
在所述电池循环后，对所述电池进行充放电，以所述电池充电至50%SOC时的平均电压为Ev1，以所述电池充电至100%SOC时的平均电压为Ev2，以所述电池放电至50%SOC时的平均电压为Ev3，以所述电池放电至0%SOC时的平均电压为Ev4，M=（∣Ev4 - Ev2∣）/（∣Ev3 - Ev1∣）；
所述N满足，0＜N≤0.2，且，所述M满足，0＜M≤0.4。
2.如权利要求1所述电池，其特征在于：0＜N≤0.1。
3.如权利要求1所述电池，其特征在于：0＜M≤0.25。
4.如权利要求1所述电池，其特征在于：所述正极活性材料的粒径D50为1~10μm。
5.如权利要求4所述电池，其特征在于：所述正极活性材料的粒径D50为2~4μm。
6.如权利要求1所述电池，其特征在于：所述正极活性材料的比表面积为0.2~3m2/g。
7.如权利要求6所述电池，其特征在于：所述正极活性材料的比表面积为0.6~1m2/g。
8.如权利要求1所述电池，其特征在于：所述正极活性材料包括镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、镍钴锰铝酸锂中的至少一种。
9.如权利要求8所述电池，其特征在于：所述正极活性材料包括单晶镍钴锰酸锂、单晶镍钴铝酸锂、单晶镍钴锰铝酸锂、多晶镍钴锰酸锂、多晶镍钴铝酸锂、多晶镍钴锰铝酸锂中的至少一种。
10.如权利要求9所述电池，其特征在于：所述正极活性材料包括单晶镍钴锰酸锂、单晶镍钴铝酸锂、单晶镍钴锰铝酸锂中的至少一种。
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