CN117080415B - 正极活性材料组合物、正极极片、电池及用电设备 - Google Patents

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Abstract

本申请属于电池技术领域，涉及正极活性材料组合物、正极极片、电池及用电设备，正极活性材料组合物包括三种体积平均粒径Dv50不同的锂镍钴锰氧化物，并控制三种锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50比为(3‑2.2):(2.1‑1.5):1。通过三级混合，可以提高正极活性材料组合物的压实密度，提高正极活性材料组合物的能量密度。

Description

正极活性材料组合物、正极极片、电池及用电设备
技术领域
本申请涉及锂电池技术领域，尤其涉及正极活性材料组合物、正极极片、电池及用电设备。
背景技术
近年来，锂离子电池取得了极大的发展，锂离子电池可广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，以及电动车、电动工具、军事装备和航空航天等多个领域。其中，锂离子电池应用于电动自行车、电动摩托车和电动汽车等电动车领域时，随着市场对于电动车续航要求越来越高，如何提高电池的能量密度，有待进一步解决。
发明内容
有鉴于此，本申请提供正极活性材料组合物、正极极片、电池及用电设备，可以提高正极活性材料组合物的压实密度，提高电池的能量密度。
本申请的第一方面提供了一种正极活性材料组合物，包括体积平均粒径Dv50在1μm-8.8μm范围的第一锂镍钴锰氧化物、第二锂镍钴锰氧化物和第三锂镍钴锰氧化物，第一锂镍钴锰氧化物、第二锂镍钴锰氧化物和第三锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50比为(3-2.2):(2.1-1.5):1。
本申请实施例的技术方案中，正极活性材料组合物提供三种不同体积平均粒径Dv50的锂镍钴锰氧化物，使其混合，体积平均粒径Dv50分布在1μm-8.8μm范围内的锂镍钴锰氧化物，并通过控制三种锂镍钴锰的体积平均粒径Dv50的比值，可以精确的控制三种锂镍钴锰的体积平均粒径Dv50的粒径的差距范围，使得锂镍钴锰氧化物颗粒之间所形成的间隙占用比提高，正极活性材料组合物的三级配合的效果较佳，使得正极活性材料组合物的压实密度提高，可以提高正极活性材料组合物的能量密度。
在任意实施方式中，第一锂镍钴锰氧化物、第二锂镍钴锰氧化物和第三锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50在1.5μm-8.8μm范围内。本申请实施方式中，在该范围内的正极活性材料组合物的压实密度较高，循环稳定性较高。
本申请实施例的技术方案中，第一锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50为3μm-8.8μm；第二锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50为2μm-8μm；第三锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50为1μm-4μm。通过控制三种锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50的范围，可以进一步控制三种锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50的差值范围，使得锂镍钴锰氧化物颗粒之间所形成的间隙占用比更高，正极活性材料组合物的三级配合的效果更佳，使得正极活性材料组合物的压实密度提高，可以提高正极活性材料组合物的能量密度。
在任意实施方式中，第一锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50为4μm-6μm。本申请实施例的技术方案中，通过进一步调控第一锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50，使得第一锂镍钴锰氧化物与第二锂镍钴锰氧化物、第三锂镍钴锰氧化物的混合效果较佳，使得正极活性材料组合物的压实密度更佳。同时可以提高正极活性材料组合物的能量密度和循环稳定性。
在任意实施方式中，第二锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50为3μm-5μm。本申请实施例的技术方案中，通过调控第二锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50，使得第一锂镍钴锰氧化物与第二锂镍钴锰氧化物、第三锂镍钴锰氧化物的混合效果较佳，使得正极活性材料组合物的压实密度较佳。可以提高正极活性材料组合物的能量密度和循环稳定性。
在任意实施方式中，第三锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50为1.5μm-3μm。本申请实施例的技术方案中，通过调控第三锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50，使得第三锂镍钴锰氧化物与第二锂镍钴锰氧化物、第一锂镍钴锰氧化物的混合效果较佳，使得正极活性材料组合物的压实密度较佳。可以提高正极活性材料组合物的能量密度和循环稳定性。
在任意实施方式中，第一锂镍钴锰氧化物和第二锂镍钴锰氧化物的质量比为(4-5): 1。本申请实施例的技术方案中，通过控制体积平均粒径Dv50最大的第一锂镍钴锰氧化物的质量大于体积平均粒径Dv50较大的第二锂镍钴锰氧化物的质量，并控制两种锂镍钴锰氧化物平均粒径Dv50的比值，使得第一锂镍钴锰氧化物和第二锂镍钴锰氧化物所形成的间隙大于仅有第二锂镍钴锰氧化物所形成的间隙，使得可以填充第三锂镍钴锰氧化物的间隙增多，提高三重混合级配的效果，提高正极活性材料的压实密度。本申请实施例的技术方案中，可以提高锂镍钴锰氧化物颗粒之间所形成的间隙的整体的体积占用比，提高正极活性材料的压实密度。
在任意实施方式中，基于正极活性材料组合物总质量，第一锂镍钴锰氧化物和第二锂镍钴锰氧化物的质量占比的总和为60%-90%。本申请实施例的技术方案中，通过控制正极活性材料中第一锂镍钴锰氧化物和第二镍钴锰氧化物的质量占比的总和较大，使得正极活性材料组合物中第一镍钴锰氧化物和第二锂镍钴锰氧化物所形成的间隙体积较大，有利于提高平均粒径Dv50最小的第三锂镍钴锰氧化物填充至第一镍钴锰氧化物和第二锂镍钴锰氧化物所形成的间隙中，提高正极活性材料的压实密度。
在任意实施方式中，基于正极活性材料组合物总质量，第一锂镍钴锰氧化物和第二锂镍钴锰氧化物的质量占比的总和为 70%-80%。通过控制正极活性材料中第一锂镍钴锰氧化物和第二锂镍钴锰氧化物的质量占比的总和在70%-80%范围内，提高锂镍钴锰氧化物颗粒之间所形成的间隙的整体的体积占用比，使得正极活性材料中锂镍钴锰氧化物的三重混合级配达到最佳，使得正极活性材料的压实密度达到最佳。
在任意实施方式中，第一锂镍钴锰氧化物的体积分布粒径Dv10为1μm-3μm，体积分布粒径Dv90为6μm-11μm ，体积分布粒径Dv99为10μm-17μm。通过控制第一锂镍钴锰氧化物的体积分布粒径Dv10、Dv90和Dv99的范围值在对应范围，确定第一锂镍钴锰氧化物的体积分布粒径Dv10、体积平均粒径Dv50、体积分布粒径Dv90和体积分布粒径Dv99的分布情况，使得正极活性材料组合物的压实密度增大，正极活性材料的能量密度增加。
在任意实施方式中，体积分布粒径Dv10为样品的体积累计分布百分数达到10％时对应的粒径；体积平均粒径Dv50为样品的体积累计分布百分数达到50％时对应的粒径；体积分布粒径Dv90为样品的体积累计分布百分数达到90％时对应的粒径；体积分布粒径Dv99为样品的体积累计分布百分数达到99％时对应的粒径。体积分布粒径Dv10、体积平均粒径Dv50、体积分布粒径Dv90和体积分布粒径Dv99为本领域的公知常识，具有本领域公知的含义，可以由本领域的方法和仪器测得。
在任意实施方式中，第二锂镍钴锰氧化物的体积分布粒径Dv10为1μm-3μm，体积分布粒径Dv90为4μm-10μm ，体积分布粒径Dv99为4μm-12μm。通过控制第二锂镍钴锰氧化物的体积分布粒径Dv10、Dv90和Dv99的范围值在对应范围，确定第二锂镍钴锰氧化物的体积分布粒径Dv10、体积平均粒径Dv50、体积分布粒径Dv90和体积分布粒径Dv99的分布情况，使得正极活性材料组合物的压实密度增大，正极活性材料的能量密度增加。
在任意实施方式中，第三锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv10为1μm-2μm，体积分布粒径Dv90为3μm-6μm，体积分布粒径Dv99为4μm-8μm。通过控制第三锂镍钴锰氧化物的体积分布粒径Dv10、Dv90和Dv99的范围值在对应范围，确定第三锂镍钴锰氧化物的体积分布粒径Dv10、体积平均粒径Dv50、体积分布粒径Dv90和体积分布粒径Dv99的分布情况，使得正极活性材料组合物的压实密度增大，正极活性材料的能量密度增加。
在任意实施方式中，第一锂镍钴锰氧化物包括化学式为Lix1(Nia1Cob1Mnc1)d1M1- d1Oy1Az1的材料，第二锂镍钴锰氧化物包括化学式为Lix2(Nia2Cob2Mnc2)d2M1-d2Oy2Az2的材料，第三锂镍钴锰氧化物包括化学式为 Lix3(Nia3Cob3Mnc3)d3M1-d3Oy3Az3的材料，其中，0.95≤x1≤1.1，0.3≤a1≤0.7，0.01≤b1≤0.15，0.15≤c1≤0.55，a1+b1+c1=1，0.95≤d1≤1，1.9≤y1≤2.1，0≤z1≤0.1；0.95≤x2≤1.1，0.3≤a2≤0.7，0.01≤b2≤0.15，0.15≤c2≤0.55，a2+b2+c2=1，0.95≤d2≤1，1.9≤y2≤2.1，0≤z2≤0.1；0.95≤x3≤1.3，0.3≤a3≤0.7，0.06≤b3≤0.20，0.1≤c3≤0.5，a3+b3+c3=1，0.95≤d3≤1，1.9≤y3≤2.1，0≤z3≤0.1；M包括Zr、Sr、B、Ti、Mg、Sn、Mo、W、Sb、Nb、La及Al中的一种或多种，A包括S、N、F、Cl、Br及I中的一种或多种。第一锂镍钴锰氧化物、第二锂镍钴锰氧化物和第三锂镍钴锰氧化物均包括镍钴锰酸锂、镍钴锰酸锂的掺杂改性材料、镍钴锰酸锂的表面包覆改性材料。表面改性材料可以是包覆于镍钴锰酸锂表面的MgO、ZrO2、TiO2、Al2O3、AlPO4、AlF3、LiAlO2、LiTiO2等物质中的任意一种或几种的改性材料，本申请的技术方案并不限定表面改性材料。第一锂镍钴锰氧化物、第二锂镍钴锰氧化物和第三锂镍钴锰氧化物可以相同，也可以不同，也可以第一锂镍钴锰氧化物与第二锂镍钴锰氧化物相同，与第三锂镍钴锰氧化物不相同；或第二锂镍钴锰氧化物和第三锂镍钴锰氧化物相同，与第一锂镍钴锰氧化物不相同；第一锂镍钴锰氧化物与第三锂镍钴锰氧化物相同，与第二锂镍钴锰氧化物不相同。
在任意实施方式中，b1:b2:b3为1:(0.5-3):(1-4)。通过控制三种镍钴锰氧化物中钴元素在镍钴锰过渡金属元素中的摩尔含量（简称钴含量）的比值，使得第三锂镍钴锰氧化物中钴含量较高，第三锂镍钴锰氧化物的积平均粒径Dv50较小，一方面，有利于提高正极活性材料组合物的压实密度；另一方面，第三锂镍钴锰氧化物中钴含量较高，使得第三锂镍钴锰氧化物作为负极活性材料时阻抗小，从而可以降低负极活性材料组合物组装成电池在循环过程中的阻抗，降低循环过程所产生的热量，提高负极活性材料的功率性能，改善负极活性材料的倍率性能。
在任意实施方式中，b1:b2:b3为1:(0.5-1.5):(1-2.5)。
在任意实施方式中，第一锂镍钴锰氧化物、第二锂镍钴锰氧化物和第三锂镍钴锰氧化物中的一者或几者的晶体为单晶。可以提高正极活性材料的稳定性，使得正极活性材料组合物的稳定性较高，使得正极活性材料的循环稳定性增加。
在任意实施方式中，正极活性材料组合物的压实密度为3g/cm3-4g/cm3。使得正极活性材料组合物的压实密度度较大，有利于提高正极活性材料组合物的能量密度。
在任意实施方式中，在2.94×104N的压力下，正极活性材料组合物的压实密度为3.4g/cm3-3.8 g/cm3。
在任意实施方式中，正极活性材料组合物的比表面积为0.6m2/g-1.0m2/g。本申请实施方式中，正极活性材料组合物的比表面积较小，使得正极活性材料组合物应用于电池中时，电池循环过程中发生副反应较小，有利于提高电池的循环稳定性。
在任意实施方式中，正极活性材料组合物的比表面积为0.8 m2/g-0.9 m2/g。
本申请的第二方面提供了一种正极极片，包括本申请第一方面的正极活性材料组合物。由于本申请的正极极片包括本申请第一方面提供的正极活性材料组合物，因而至少具有与正极活性材料组合物相同的优势。
本申请的第三方面提供了一种电池，包括本申请第二方面的正极极片。由于本申请的电池包括本申请第二方面提供的正极极片，因而至少具有与第二方面提供的正极极片相同的优势。
本申请的第四方面提供了一种用电设备，包括本申请第三方面的电池。由于本申请的电池包括本申请第三方面提供的正极极片，因而至少具有与第三方面提供的电池相同的优势。
上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
图1是本申请一实施方式的电池单体的结构示意图；
图2是本申请一实施方式的电池的分解结构示意图；
图3是本申请一实施方式的用电设备的局部结构示意图；
图4为本申请一实施方式的第一锂镍钴锰氧化物的扫描电子显微镜图；
图5是本申请一实施例方式的第二锂镍钴锰氧化物的扫描电子显微镜图。
具体实施方式
以下，适当地参照附图详细说明具体公开了本申请的电池单体、电池和用电设备的实施方式。但是会有省略不必要的详细说明的情况。例如，有省略对已众所周知的事项的详细说明、实际相同结构的重复说明的情况。这是为了避免以下的说明不必要地变得冗长，便于本领域技术人员的理解。此外，附图及以下说明是为了本领域技术人员充分理解本申请而提供的，并不旨在限定权利要求书所记载的主题。
本申请所公开的“范围”以下限和上限的形式来限定，给定范围是通过选定一个下限和一个上限进行限定的，选定的下限和上限限定了特别范围的边界。这种方式进行限定的范围可以是包括端值或不包括端值的，并且可以进行任意地组合，即任何下限可以与任何上限组合形成一个范围。例如，如果针对特定参数列出了60-120和80-110的范围，理解为60-110和80-120的范围也是预料到的。此外，如果列出的最小范围值1和2，和如果列出了最大范围值3，4和5，则下面的范围可全部预料到：1-3、1-4、1-5、2-3、2-4和2-5。在本申请中，除非有其他说明，数值范围“a-b”表示a到b之间的任意实数组合的缩略表示，其中a和b都是实数。例如数值范围“0-5”表示本文中已经全部列出了“0-5”之间的全部实数，“0-5”只是这些数值组合的缩略表示。另外，当表述某个参数为≥2的整数，则相当于公开了该参数为例如整数2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12等。
如果没有特别的说明，本申请的所有实施方式以及可选实施方式可以相互组合形成新的技术方案。
如果没有特别的说明，本申请的所有技术特征以及可选技术特征可以相互组合形成新的技术方案。
如果没有特别的说明，本申请的所有步骤可以顺序进行，也可以随机进行，优选是顺序进行的。例如，方法包括步骤（a）和（b），表示方法可包括顺序进行的步骤（a）和（b），也可以包括顺序进行的步骤（b）和（a）。例如，提到方法还可包括步骤（c），表示步骤（c）可以任意顺序加入到方法，例如，方法可以包括步骤（a）、（b）和（c），也可包括步骤（a）、（c）和（b），也可以包括步骤（c）、（a）和（b）等。
如果没有特别的说明，本申请所提到的“包括”和“包含”表示开放式，也可以是封闭式。例如，“包括”和“包含”可以表示还可以包括或包含没有列出的其他组分，也可以仅包括或包含列出的组分。
如果没有特别的说明，在本申请中，术语“或”是包括性的。举例来说，短语“A或B”表示“A，B，或A和B两者”。更具体地，以下任一条件均满足条件“A或B”：A为真（或存在）并且B为假（或不存在）；A为假（或不存在）而B为真（或存在）；或A和B都为真（或存在）。
锂镍钴锰氧化物单晶形态的粒径在1-10μm之间的微米级别，一般在2μm-6μm，由于单晶形态的锂镍钴锰氧化物的粒径分布范围较小，通过两种不同粒径的颗粒混合难以提升其压实密度，造成锂镍钴锰氧化物作为负极活性材料的能量密度较小。因此，对于粒径在微米级别，且粒径分布范围较小的锂镍钴锰氧化物颗粒的压实密度的提升难度大。
基于此，本申请第一方面提供了一种正极活性材料组合物，包括第一锂镍钴锰氧化物、第二锂镍钴锰氧化物和第三锂镍钴锰氧化物，第一锂镍钴锰氧化物、第二锂镍钴锰氧化物和第三锂镍钴锰氧化物的积平均粒径Dv50在1μm-8.8μm范围内。第一锂镍钴锰氧化物、第二锂镍钴锰氧化物和第三锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50比为(3-2.2):(2.1-1.5):1。
本申请实施例的技术方案中，本申请实施例的技术方案中，正极活性材料组合物提供三种不同体积平均粒径Dv50的锂镍钴锰氧化物，使其混合，体积平均粒径Dv50分布在1μm-8.8μm范围内的锂镍钴锰氧化物，并通过控制三种锂镍钴锰的体积平均粒径Dv50的比值，可以精确的控制三种锂镍钴锰的体积平均粒径Dv50的粒径的差距范围，使得锂镍钴锰氧化物颗粒之间所形成的间隙占用比提高，正极活性材料组合物的三级配合的效果较佳，使得正极活性材料组合物的压实密度提高，可以提高正极活性材料组合物的能量密度。其中，第一锂镍钴锰氧化物、第二锂镍钴锰氧化物和第三锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50比可以为3:2.1:1、2.8:2.1:1、2.8:1.9:1、2.6:1.8:1、2.4:1.6:1、2.2:1.5:1等，或是上述任意两个数值组成的范围，例如，(3-2.8):(2.1-1.5):1、(3-2.6):(1.9-1.5):1、(2.8-2.2):(1.8-1.5):1等。其中，第一锂镍钴锰氧化物、第二锂镍钴锰氧化物和第三锂镍钴锰氧化物的积平均粒径Dv50的范围可以是1μm-8μm、1.5μm-8.8μm、2μm-8.8μm、2μm-8μm、2μm-7μm、2μm-6μm等。
任意实施方式中，第一锂镍钴锰氧化物、第二锂镍钴锰氧化物和第三锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50在1.5μm-8.8μm范围内。本申请实施方式中，在该范围内的正极活性材料组合物的压实密度较高，循环稳定性较高。
在本申请一些实施方式中，第一锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50为3μm-8.8μm；第二锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50为2μm-8μm；第三锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50为1μm-4μm。本申请实施方式中，第一锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50大于第二锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50，第二锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50大于第三锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50。通过控制三种锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50的范围，可以进一步控制三种锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50的差值范围，使得锂镍钴锰氧化物颗粒之间所形成的间隙占用比更高，正极活性材料组合物的三级配合的效果更佳，使得正极活性材料组合物的压实密度提高，可以提高正极活性材料组合物的能量密度。
在本申请一些实施方式中，第一锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50可以为3μm、3.2μm、3.6μm、3.8μm、4μm、4.2μm、4.5μm、4.8μm、5μm、5.2μm、5.6μm、5.8μm、6μm、6.2μm、6.6μm、6.9μm、7μm、7.2μm、7.6μm、7.8μm、8μm、8.2μm、8.6μm、8.8μm等，或是上述任意两个数值组成的范围，例如，3μm-5μm、5μm-8μm、8μm-8.8μm等。第二锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50可以为2μm、2.2μm、2.6μm、2.8μm、3μm、3.2μm、3.6μm、3.8μm、4μm、4.2μm、4.5μm、4.8μm、5μm、5.2μm、5.6μm、5.8μm、6μm、6.2μm、6.6μm、6.9μm、7μm、7.2μm、7.6μm、7.8μm、8μm等，或是上述任意两个数值组成的范围，例如，2μm-3μm、3μm-4μm、4μm-8μm等。第三锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50可以为1μm、1.2μm、1.6μm、1.8μm、2μm、2.2μm、2.6μm、2.8μm、3μm、3.2μm、3.6μm、3.8μm、4μm等，或是上述任意两个数值组成的范围，例如，1μm-2μm、2μm-3μm、3μm-4μm等。上述体积平均粒径Dv50要满足：第一锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50大于第二锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50，第二锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50大于第三锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50，第一锂镍钴锰氧化物、第二锂镍钴锰氧化物和第三锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50比为(3-2.2):(2.1-1.5):1。
本申请实施例的技术方案中，第一锂镍钴锰氧化物与第二锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50的差值可以是0.8μm-4.1μm之间，例如可以是0.8μm、1μm、1.5μm、1.8μm、2μm、2.5μm、3μm、3.5μm、4μm、4.1μm等；第二锂镍钴锰氧化物与第一锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50的差值可以是4μm-1.6μm，例如可以是1.6μm、1μm、1.8μm、2μm、2.5μm、3μm、3.3μm、3.5μm、4μm等；但依然是在满足第一锂镍钴锰氧化物、第二锂镍钴锰氧化物和第三锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50比为(3-2.2):(2.1-1.5):1的前提下。
本申请实施例的技术方案中，正极活性材料组合物采用三种不同体积平均粒径Dv50的锂镍钴锰氧化物，使其混合，体积平均粒径Dv50分布在1μm-8.8μm范围内的锂镍钴锰氧化物，并控制三种锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50的分布范围，使得锂镍钴锰氧化物颗粒之间所形成的间隙占用比提高，使得正极活性材料组合物的压实密度提高，可以提高正极活性材料组合物的能量密度。
在本申请一些实施方式中，第一锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50为4μm-6μm。本申请实施例的技术方案中，通过进一步调控第一锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50，使得第一锂镍钴锰氧化物与第二锂镍钴锰氧化物、第三锂镍钴锰氧化物的混合效果较佳，使得正极活性材料组合物的压实密度更佳。同时可以提高正极活性材料组合物的能量密度和循环稳定性。其中，第一锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50可以为4μm、4.2μm、4.5μm、4.8μm、5μm、5.2μm、5.6μm、5.8μm、6μm等，或是上述任意两个数值组成的范围，例如，4μm-4.8μm、4.8μm-5.2μm、5.2μm-6μm等。
在本申请一些实施方式中，第二锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50为3μm-5μm。本申请实施例的技术方案中，通过调控第二锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50，使得第一锂镍钴锰氧化物与第二锂镍钴锰氧化物、第三锂镍钴锰氧化物的混合效果较佳，使得正极活性材料组合物的压实密度较佳。可以提高正极活性材料组合物的能量密度和循环稳定性。其中，第二锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50可以为3μm、3.2μm、3.6μm、3.8μm、4μm、4.2μm、4.5μm、4.8μm、5μm等，或是上述任意两个数值组成的范围，例如，3μm-3.6μm、3.6μm-4.2μm、4.2μm-5μm等。
在本申请一些实施方式中，第三锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50为1.5μm-3μm。本申请实施例的技术方案中，通过调控第三锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50，使得第三锂镍钴锰氧化物与第二锂镍钴锰氧化物、第一锂镍钴锰氧化物的混合效果较佳，使得正极活性材料组合物的压实密度较佳。可以提高正极活性材料组合物的能量密度和循环稳定性。其中，第三锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50可以为1.5μm、1.8μm、2μm、2.2μm、2.6μm、2.8μm、3μm等，或是上述任意两个数值组成的范围，例如，1.5μm-2μm、2μm-2.6μm、2.6μm-3μm等。
在本申请一些实施方式中，第一锂镍钴锰氧化物和第二锂镍钴锰氧化物的质量比为(4-5): 1。本申请实施例的技术方案中，通过控制体积平均粒径Dv50最大的第一锂镍钴锰氧化物的质量大于体积平均粒径Dv50较大的第二锂镍钴锰氧化物的质量，并控制两种锂镍钴锰氧化物平均粒径Dv50的比值，使得第一锂镍钴锰氧化物和第二锂镍钴锰氧化物所形成的间隙大于仅有第二锂镍钴锰氧化物所形成的间隙，使得可以填充第三锂镍钴锰氧化物的间隙增多，提高三重混合级配的效果，提高正极活性材料的压实密度。本申请实施例的技术方案中，可以提高锂镍钴锰氧化物颗粒之间所形成的间隙的整体的体积占用比，提高正极活性材料的压实密度。其中，第一锂镍钴锰氧化物和第二锂镍钴锰氧化物的质量比可以为4: 1、4.2: 1、4.4: 1、4.5: 1、4.6: 1、4.8: 1、4.9: 1、5: 1等，或是上述任意两个数值组成的范围，例如，(4-4.4):1、(4.4-5):1等。
在本申请一些实施方式中，基于正极活性材料组合物总质量，第一锂镍钴锰氧化物和第二锂镍钴锰氧化物的质量占比的总和为60%-90%。本申请实施例的技术方案中，通过控制正极活性材料中第一锂镍钴锰氧化物和第二镍钴锰氧化物的质量占比的总和较大，使得正极活性材料组合物中第一镍钴锰氧化物和第二锂镍钴锰氧化物所形成的间隙体积较大，有利于提高平均粒径Dv50最小的第三锂镍钴锰氧化物填充至第一镍钴锰氧化物和第二锂镍钴锰氧化物所形成的间隙中，提高正极活性材料的压实密度。其中，基于正极活性材料组合物总质量，第一锂镍钴锰氧化物和第二锂镍钴锰氧化物的质量占比的总和可以为60%、65%、70%、75%、77%、80%、85%、86%、90%等，或是上述任意两个数值组成的范围，例如，60%-70%、70%-85%、85%-90%等。
在本申请一些实施方式中，基于正极活性材料组合物总质量，第一锂镍钴锰氧化物和第二锂镍钴锰氧化物的质量占比的总和为 70%-80%。通过控制正极活性材料中第一锂镍钴锰氧化物和第二锂镍钴锰氧化物的质量占比的总和在70%-80%范围内，提高锂镍钴锰氧化物颗粒之间所形成的间隙的整体的体积占用比，使得正极活性材料中锂镍钴锰氧化物的三重混合级配达到最佳，使得正极活性材料的压实密度达到最佳。其中，基于正极活性材料组合物总质量，第一锂镍钴锰氧化物和第二锂镍钴锰氧化物的质量占比的总和可以为70%、72%、75%、77%、78%、80%等，或是上述任意两个数值组成的范围，例如，70%-75%、75%-78%、78%-80%等。
在本申请一些实施方式中，第一锂镍钴锰氧化物的体积分布粒径Dv10为1μm-3μm，体积分布粒径Dv90为6μm-11μm ，体积分布粒径Dv99为10μm-17μm。通过控制第一锂镍钴锰氧化物的体积分布粒径Dv10、Dv90和Dv99的范围值在对应范围，确定第一锂镍钴锰氧化物的体积分布粒径Dv10、Dv50、Dv90和Dv99的分布情况，使得正极活性材料组合物的压实密度增大，正极活性材料的能量密度增加。其中，第一锂镍钴锰氧化物的体积分布粒径Dv10可以为1μm、2μm、3μm等，体积分布粒径Dv90可以为6μm、7μm、8μm、9μm、10μm等 ，体积分布粒径Dv99为10μm、12μm、13μm、15μm、17μm等。
在任意实施方式中，体积分布粒径Dv10为样品的体积累计分布百分数达到10％时对应的粒径；体积平均粒径Dv50为样品的体积累计分布百分数达到50％时对应的粒径；体积分布粒径Dv90为样品的体积累计分布百分数达到90％时对应的粒径；体积分布粒径Dv99为样品的体积累计分布百分数达到99％时对应的粒径。体积分布粒径Dv10、体积平均粒径Dv50、体积分布粒径Dv90和体积分布粒径Dv99为本领域的公知常识，具有本领域公知的含义，可以由本领域的方法和仪器测得。
在本申请一些实施方式中，第二锂镍钴锰氧化物的体积分布粒径Dv10为1μm-3μm，体积分布粒径Dv90为4μm-10μm ，体积分布粒径Dv99为4μm-12μm。通过控制第二锂镍钴锰氧化物的体积分布粒径Dv10、Dv90和Dv99的范围值在对应范围，确定第二锂镍钴锰氧化物的体积分布粒径Dv10、体积平均粒径Dv50、体积分布粒径Dv90和体积分布粒径Dv99的分布情况，使得正极活性材料组合物的压实密度增大，正极活性材料的能量密度增加。其中，第二锂镍钴锰氧化物的体积分布粒径Dv10可以为1μm、2μm、3μm等，体积分布粒径Dv90可以为4μm、5μm、7μm、8μm、9μm、10μm等 ，体积分布粒径Dv99为4μm、8μm、10μm、11μm、12μm等。
在本申请一些实施方式中，第三锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv10为1μm-2μm，体积分布粒径Dv90为3μm-6μm，体积分布粒径Dv99为4μm-8μm。通过控制第三锂镍钴锰氧化物的体积分布粒径Dv10、Dv90和Dv99的范围值在对应范围，确定第三锂镍钴锰氧化物的体积分布粒径Dv10、体积平均粒径Dv50、体积分布粒径Dv90和体积分布粒径Dv99的分布情况，使得正极活性材料组合物的压实密度增大，正极活性材料的能量密度增加。其中，第三锂镍钴锰氧化物的体积分布粒径Dv10可以为1μm、1.5μm、2μm等，体积分布粒径Dv90可以为3μm、4μm、5μm、6μm等 ，体积分布粒径Dv99为4μm、5μm、6μm、7μm、8μm等。
在本申请一些实施方式中，第一锂镍钴锰氧化物包括化学式为Lix1(Nia1Cob1Mnc1)d1M1-d1Oy1Az1的材料，第二锂镍钴锰氧化物包括化学式为Lix2(Nia2Cob2Mnc2)d2M1-d2Oy2Az2的材料，第三锂镍钴锰氧化物包括化学式为 Lix3(Nia3Cob3Mnc3)d3M1-d3Oy3Az3的材料，其中，0.95≤x1≤1.1，0.3≤a1≤0.7，0.01≤b1≤0.15，0.15≤c1≤0.55，a1+b1+c1=1，0.95≤d1≤1，1.9≤y1≤2.1，0≤z1≤0.1；0.95≤x2≤1.1，0.3≤a2≤0.7，0.01≤b2≤0.15，0.15≤c2≤0.55，a2+b2+c2=1，0.95≤d2≤1，1.9≤y2≤2.1，0≤z2≤0.1；0.95≤x3≤1.3，0.3≤a3≤0.7，0.06≤b3≤0.20，0.1≤c3≤0.5，a3+b3+c3=1，0.95≤d3≤1，1.9≤y3≤2.1，0≤z3≤0.1；M包括Zr、Sr、B、Ti、Mg、Sn、Mo、W、Sb、Nb、La及Al中的一种或多种，A包括S、N、F、Cl、Br及I中的一种或多种。第一锂镍钴锰氧化物、第二锂镍钴锰氧化物和第三锂镍钴锰氧化物均包括镍钴锰酸锂、镍钴锰酸锂的掺杂改性材料、镍钴锰酸锂的表面包覆改性材料。表面改性材料可以是包覆于镍钴锰酸锂表面的MgO、ZrO2、TiO2、Al2O3、AlPO4、AlF3、LiAlO2、LiTiO2等物质中的任意一种或几种的改性材料，本申请的技术方案并不限定表面改性材料。第一锂镍钴锰氧化物、第二锂镍钴锰氧化物和第三锂镍钴锰氧化物可以相同，也可以不同，也可以第一锂镍钴锰氧化物与第二锂镍钴锰氧化物相同，与第三锂镍钴锰氧化物不相同；或第二锂镍钴锰氧化物和第三锂镍钴锰氧化物相同，与第一锂镍钴锰氧化物不相同；第一锂镍钴锰氧化物与第三锂镍钴锰氧化物相同，与第二锂镍钴锰氧化物不相同。其中，x1、x2可以独自分别为0.95、1、1.05、1.1等，a1、a2、a3可以独自的分别为0.3、0.4、0.5、0.7等，b1可以为0.01、0.05、0.1、0.15等，c1、c2可以独自的分别为0.01、0.2、0.3等，d1、d2、d3可以独自的分别为0.95、0.98、1等，y1、y2、y3可以独自的分别为1.9、1.95、2、2.05、2.1等，z1、z2、z3可以独自的分别为0、0.05、0.1等；c3可以为0.01、0.1、0.13、0.15、0.2、0.3、0.4、0.5等，x3可以为0.95、1.0、1.1、1.2、1.3等，b3可以为0.06、0.1、0.15、0.20等，b2可以为0.01、0.1、0.2、0.3、0.5等。
在任意实施方式中，b1:b2:b3为1:(0.5-3):(1-4)。通过控制三种镍钴锰氧化物中钴元素在镍钴锰过渡金属元素中的摩尔含量（简称钴含量）的比值，使得第三锂镍钴锰氧化物中钴含量较高，第三锂镍钴锰氧化物的积平均粒径Dv50较小，一方面，有利于提高正极活性材料组合物的压实密度；另一方面，第三锂镍钴锰氧化物中钴含量较高，使得第三锂镍钴锰氧化物作为负极活性材料时阻抗小，从而可以降低负极活性材料组合物组装成电池在循环过程中的阻抗，降低循环过程所产生的热量，提高负极活性材料的功率性能，改善负极活性材料的倍率性能。也可以是第三锂镍钴锰氧化物与第一锂镍钴锰氧化物的钴含量相同。其中，b1:b2:b3可以为1:0.5:2.5、1:0.5:1、1:0.5:1.5、1:0.5:1.8、1:0.5:2、1:1:2.5、1:1.5:2、1:1.5:2.5、1:1:1、1:0.5:3、1:0.5:4、1:1.5:4、1:1:3、1:1:4等。
在任意实施方式中，b1:b2:b3为1:(0.5-1.5):(1-2.5)。其中，b1:b2:b3可以为1:0.5:2.5、1:0.5:1、1:0.5:1.5、1:0.5:1.8、1:0.5:2、1:1:2.5、1:1.5:2、1:1.5:2.5等。
在本申请一些实施方式中，第一锂镍钴锰氧化物、第二锂镍钴锰氧化物和第三锂镍钴锰氧化物中的一者或几者的晶体为单晶。可以提高正极活性材料的稳定性，使得正极活性材料组合物的稳定性较高，使得正极活性材料的循环稳定性增加。
在本申请一些实施方式中，在2.94×104N的压力下，正极活性材料组合物的压实密度为3g/cm3-4g/cm3。使得正极活性材料组合物的压实密度度较大，有利于提高正极活性材料组合物的能量密度。其中，正极活性材料组合物的压实密度为3g/cm3、3.2g/cm3、3.6g/cm3、3.8g/cm3、4g/cm3等，或是上述任意两个数值组成的范围，例如，3g/cm3-3.2g/cm3、3.2g/cm3-3.6g/cm3、3.6g/cm3-4g/cm3等。
在本申请一些实施方式中，在2.94×104N的压力下，正极活性材料组合物的压实密度为3g/cm3-3.5 g/cm3。其中，正极活性材料组合物的压实密度为3g/cm3、3.1g/cm3、3.2g/cm3、3.3g/cm3、3.5g/cm3等，或是上述任意两个数值组成的范围，例如，3g/cm3-3.2g/cm3、3.2g/cm3-3.4g/cm3、3.4g/cm3-3.5g/cm3等。
在本申请一些实施方式中，正极活性材料组合物的比表面积为0.6m2/g-1.0m2/g。本申请正极活性材料组合物的比表面积较小，使得正极活性材料组合物应用于电池中时，电池循环过程中发生副反应较小，有利于提高电池的循环稳定性。其中，正极活性材料组合物的比表面积为0.6m2/g、0.8m2/g、0.9m2/g、1.0m2/g等，或是上述任意两个数值组成的范围，例如，0.6m2/g-0.8m2/g、0.8m2/g-0.9m2/g、0.9m2/g-1.0m2/g等。
在本申请一些实施方式中，正极活性材料组合物的比表面积为0.8 m2/g-0.9 m2/g。其中，正极活性材料组合物的比表面积为0.8m2/g、0.85m2/g、0.88m2/g、0.9m2/g等。
本申请的第二方面提供了一种正极极片，包括本申请第一方面的正极活性材料组合物。由于本申请的正极极片包括本申请第一方面提供的正极活性材料组合物，因而至少具有与正极活性材料组合物相同的优势。
本申请的第三方面提供了一种电池，包括本申请第二方面的正极极片。由于本申请的电池包括本申请第二方面提供的正极极片，因而至少具有与第二方面提供的正极极片相同的优势。
本申请的第四方面提供了一种用电设备，包括本申请第三方面的电池。由于本申请的电池包括本申请第三方面提供的正极极片，因而至少具有与第三方面提供的电池相同的优势。
另外，以下适当参照附图对本申请的电池单体、电池和用电设备进行说明。
本申请实施例方式中，电池单体是指组成电池的最小单元，电池单体还包括电解质和隔离膜，隔离膜设置在正极极片和负极片之间，主要起到防止正负极短路的作用，同时可以使离子通过。在电池充放电过程中，活性离子Li+在正极极片和负极片之间往返嵌入和脱出，电解质在正极极片和负极片之间起到传导离子的作用。
正极极片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上述实施方式的正极活性材料组合物。
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。
在一些实施方式中，正极集流体可采用金属箔片或复合集流体。例如，作为金属箔片，可采用铝箔。复合集流体可包括高分子材料基层和形成于高分子材料基层至少一个表面上的金属层。复合集流体可通过将金属材料（铝、铝合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等）形成在高分子材料基材（如聚丙烯（PP）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、聚苯乙烯（PS）、聚乙烯（PE）等的基材）上而形成。
在一些实施方式中，正极膜层还可选地包括粘结剂。作为示例，粘结剂可以包括聚偏氟乙烯（PVDF）、聚四氟乙烯（PTFE）、偏氟乙烯-四氟乙烯-丙烯三元共聚物、偏氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯三元共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物及含氟丙烯酸酯树脂中的至少一种。
在一些实施方式中，正极膜层还可选地包括导电剂。作为示例，导电剂可以包括超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中的至少一种。
在一些实施方式中，可以通过以下方式制备正极极片：将上述用于制备正极极片的组分，例如正极活性材料、导电剂、粘结剂和任意其他的组分分散于溶剂（例如N-甲基吡咯烷酮）中，形成正极浆料；将正极浆料涂覆在正极集流体上，经烘干、冷压等工序后，即可得到正极极片。
负极片包括负极集流体以及设置在负极集流体至少一个表面上的负极膜层，负极膜层包括上述实施方式的负极活性材料。
作为示例，负极集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面，负极膜层设置在负极集流体相对的两个表面中的任意一者或两者上。
在一些实施方式中，负极集流体可采用金属箔片或复合集流体。例如，作为金属箔片，可以采用铜箔。复合集流体可包括高分子材料基层和形成于高分子材料基材至少一个表面上的金属层。复合集流体可通过将金属材料（铜、铜合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等）形成在高分子材料基材（如聚丙烯（PP）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、聚苯乙烯（PS）、聚乙烯（PE）等的基材）上而形成。
在一些实施方式中，负极膜层还可选地包括粘结剂。粘结剂可选自丁苯橡胶（SBR）、聚丙烯酸（PAA）、聚丙烯酸钠（PAAS）、聚丙烯酰胺（PAM）、聚乙烯醇（PVA）、海藻酸钠（SA）、聚甲基丙烯酸（PMAA）及羧甲基壳聚糖（CMCS）中的至少一种。
在一些实施方式中，负极膜层还可选地包括导电剂。导电剂可选自超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中的至少一种。
在一些实施方式中，负极膜层还可选地包括其他助剂，例如增稠剂（如羧甲基纤维素钠（CMC-Na）等。
在一些实施方式中，可以通过以下方式制备负极片：将上述用于制备负极片的组分，例如负极活性材料、导电剂、粘结剂和任意其他组分分散于溶剂（例如去离子水）中，形成负极浆料；将负极浆料涂覆在负极集流体上，经烘干、冷压等工序后，即可得到负极片。
电解液在正极极片和负极片之间起到传导离子的作用。本申请对电解液的种类没有具体的限制，可根据需求进行选择。
在一些实施方式中，电解液包括电解质盐和溶剂。
在一些实施方式中，电解质盐可选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、六氟砷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲磺酰亚胺锂、三氟甲磺酸锂、二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟二草酸磷酸锂及四氟草酸磷酸锂中的至少一种。
在一些实施方式中，溶剂可选自碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸亚丁酯、氟代碳酸亚乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、1,4-丁内酯、环丁砜、二甲砜、甲乙砜及二乙砜中的至少一种。
在一些实施方式中，电解液还可选地包括添加剂。例如添加剂可以包括负极成膜添加剂、正极成膜添加剂，还可以包括能够改善电池某些性能的添加剂，例如改善电池过充性能的添加剂、改善电池高温或低温性能的添加剂等。
在一些实施方式中，电池单体中还包括隔离膜。本申请对隔离膜的种类没有特别的限制，可以选用任意公知的具有良好的化学稳定性和机械稳定性的多孔结构隔离膜。
在一些实施方式中，隔离膜的材质可选自玻璃纤维、无纺布、聚乙烯、聚丙烯及聚偏二氟乙烯中的至少一种。隔离膜可以是单层薄膜，也可以是多层复合薄膜，没有特别限制。在隔离膜为多层复合薄膜时，各层的材料可以相同或不同，没有特别限制。
在一些实施方式中，正极极片、负极片和隔离膜可通过卷绕工艺或叠片工艺制成电芯组件。
在一些实施方式中，如图1所示，电池单体10可包括外包装。该外包装可用于封装上述电芯组件11及电解液。外包装包括有端盖12、壳体13以及其他的功能性部件。
端盖12是指盖合于壳体13的开口处以将电池单体10的内部环境隔绝于外部环境的部件。不限地，端盖12的形状可以与壳体13的形状相适应以配合壳体13。可选地，端盖12可以由具有一定硬度和强度的材质（如铝合金）制成，这样，端盖12在受挤压碰撞时就不易发生形变，使电池单体10能够具备更高的结构强度，安全性能也可以有所提高。端盖12上可以设置有如电极端子12a等的功能性部件。电极端子12a可以用于与电芯组件11电连接，以用于输出或输入电池单体10的电能。在一些实施例中，端盖12上还可以设置有用于在电池单体10的内部压力或温度达到阈值时泄放内部压力的泄压机构。端盖12的材质也可以是多种的，比如，铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等，本申请实施例对此不作特殊限制。在一些实施例中，在端盖12的内侧还可以设置有绝缘件（图未示），绝缘件可以用于隔离壳体13内的电连接部件与端盖12，以降低短路的风险。示例性的，绝缘件可以是塑料、橡胶等。
壳体13是用于配合端盖12以形成电池单体10的内部环境的组件，其中，形成的内部环境可以用于容纳电芯组件11、电解液以及其他部件。壳体13和端盖12可以是独立的部件，可以于壳体13上设置开口，通过在开口处使端盖12盖合开口以形成电池单体10的内部环境。不限地，也可以使端盖12和壳体13一体化，具体地，端盖12和壳体13可以在其他部件入壳前先形成一个共同的连接面，当需要封装壳体13的内部时，再使端盖12盖合壳体13。壳体13可以是多种形状和多种尺寸的，例如长方体形、圆柱体形、六棱柱形等。具体地，壳体13的形状可以根据电芯组件11的具体形状和尺寸大小来确定。壳体13的材质可以是多种，比如，铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等，本申请实施例对此不作特殊限制。
壳体13内可以包含一个或更多个电芯组件11。正极极片和负极片不具有活性物质的部分各自构成极耳11a。正极极耳和负极极耳可以共同位于主体部的一端或是分别位于主体部的两端。在电池的充放电过程中，正极活性物质和负极活性物质与电解液发生反应，极耳11a连接电极端子以形成电流回路。
请参照图2，电池100包括箱体20和电池单体10，电池单体10容纳于箱体20内。其中，箱体20用于为电池单体10提供容纳空间，箱体20可以采用多种结构。在一些实施例中，箱体20可以包括第一部分21和第二部分22，第一部分21与第二部分22相互盖合，第一部分21和第二部分22共同限定出用于容纳电池单体10的容纳空间。第二部分22可以为一端开口的空心结构，第一部分21可以为板状结构，第一部分21盖合于第二部分22的开口侧，以使第一部分21与第二部分22共同限定出容纳空间；第一部分21和第二部分22也可以是均为一侧开口的空心结构，第一部分21的开口侧盖合于第二部分22的开口侧。当然，第一部分21和第二部分22形成的箱体20可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。
在电池100中，电池单体10可以是多个，多个电池单体10之间可串联或并联或混联，混联是指多个电池单体10中既有串联又有并联。多个电池单体10之间可直接串联或并联或混联在一起，再将多个电池单体10构成的整体容纳于箱体20内；当然，电池100也可以是多个电池单体10先串联或并联或混联组成电池模块形式，多个电池模块再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体20内。电池100还可以包括其他结构，例如，该电池100还可以包括汇流部件，用于实现多个电池单体10之间的电连接。
本申请实施方式中的电池100中的包括锂离子电池作为电池单体10，在其他实施例方式中，电池100中还可以进一步包括锂硫电池、钠离子电池和镁离子电池中的任意一种或几种，但不局限于此。电池单体10可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等。
在一些实施方式中，电池可以组装成电池模块，电池模块所含电池的数量可以为一个或多个，具体数量本领域技术人员可根据电池模块的应用和容量进行选择。
另外，本申请还提供一种用电设备，用电设备包括本申请提供的电池单体和/或电池中的至少一种。电池单体或电池包可以用作用电设备的电源，也可以用作用电设备的能量存储单元。用电设备可以包括移动设备（例如手机、笔记本电脑等）、电动车辆（例如纯电动车、混合动力电动车、插电式混合动力电动车、电动自行车、电动踏板车、电动高尔夫球车、电动卡车等）、电气列车、船舶及卫星、储能系统等，但不限于此。
作为用电设备，可以根据其使用需求来选择电池单体和/或电池。
图3所示，用电设备为纯电动车、混合动力电动车、或插电式混合动力电动车等车辆。具体提供一实施方式的用电设备的局部结构示意图。用电设备1000的内部设置有电池100，电池100可以设置在用电设备1000的底部或头部或尾部。电池100可以用于用电设备1000的供电，例如，电池100可以作为用电设备1000的操作电源。用电设备1000还可以包括控制器200和马达300，控制器200用来控制电池100为马达300供电，例如，用于用电设备1000的启动、导航和行驶时的工作用电需求。
在本申请一些实施例中，电池100不仅可以作为用电设备1000的操作电源，还可以作为用电设备1000的驱动电源，代替或部分地代替燃油或天然气为用电设备1000提供驱动动力。
以下，说明本申请的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
1）正极活性材料组合物的制备：
1.1）正极活性材料前驱体制备：将硫酸镍、硫酸锰、硫酸钴按摩尔比配置成1mol/L溶液，利用氢氧化物共沉淀技术制备得到前驱体镍钴锰氢氧化物。具体通过控制硫酸镍、硫酸锰、硫酸钴的摩尔比等控制实现对前驱体镍钴锰氢氧化物产物的控制。具体获得前驱体Ni0.55Co0.05Mn0.40(OH)2、Ni0.55Co0.12Mn0.33(OH)2、Ni0.55Co0.15Mn0.30(OH)2。
1.2）第一锂镍钴锰氧化物的制备：将前驱体Ni0.55Co0.05Mn0.40(OH)2、含Li化合物碳酸锂以摩尔比为1:1.07，混料，然后在900℃条件下进行烧结，冷却后通过机械研磨，获得锂镍钴锰氧化物A。将上述锂镍钴锰氧化物A与600ppm Al2O3,1000ppm ZrO2混料，然后400℃条件下烧结，锂镍钴锰氧化物表面形成包覆层Al2O3和ZrO2，得到表面修饰的单晶第一锂镍钴锰氧化物。具体如图4所示，第一锂镍钴锰氧化物LiNi0.55Co0.05Mn0.40O2/Al2O3/ZrO2，体积平均粒径Dv50为3μm，体积分布粒径Dv10为2μm，体积分布粒径Dv90为10μm，体积分布粒径Dv99为16μm，在其它实施例中，体积分布粒径Dv10也可以为1-3μm，体积分布粒径Dv90为6-11μm，体积分布粒径Dv99为10-17μm。
1.3）第二锂镍钴锰氧化物的制备：将上述前驱体Ni0.55Co0.12Mn0.33(OH)2、含Li化合物碳酸锂以摩尔比为1:1.05进行混料，然后在850℃的条件下烧结，冷却后、研磨，即获得单晶锂镍钴锰氧化物B。将上述单晶锂镍钴锰氧化物B与600ppm Al2O3，1000ppmWO3混料，然后450℃条件下烧结，在锂镍钴锰氧化物表面形成包覆层Al2O3和WO3，即得到表面修饰的第二锂镍钴锰氧化物。第二锂镍钴锰氧化物LiNi0.55Co0.12Mn0.33O2/Al2O3/WO3，如图5所示，第二锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50为2.1μm，体积分布粒径Dv10为2μm，体积分布粒径Dv90为8μm，体积分布粒径Dv99为10μm，在其它实施例中，体积分布粒径Dv10也可以为1-3μm，体积分布粒径Dv90为4-10μm，体积分布粒径Dv99为4-12μm。
1.4）第三锂镍钴锰氧化物的制备：将上述前驱体Ni0.55Co0.15Mn0.30(OH)2、含Li化合物碳酸锂以摩尔比为1:1.07混料，然后在800℃条件下烧结，冷却，研磨，即获得单晶锂镍钴锰氧化物C。将上述单晶锂镍钴锰氧化物C与1200ppm Al2O3,1000ppm Sb2O5,1000ppm ZrO2混料，然后在450℃条件下烧结，锂镍钴锰氧化物表面形成包覆层Al2O3、Sb2O5和 ZrO2，即得到表面修饰的体积平均粒径Dv50为2μm单晶第三锂镍钴锰氧化物。第三锂镍钴锰氧化物LiNi0.55Co0.15Mn0.30O2/Sb2O5/ZrO2，体积分布粒径Dv10为2μm，体积分布粒径Dv90为8μm，体积分布粒径Dv99为10μm，在其它实施例中，体积分布粒径Dv10也可以为1-3μm，体积分布粒径Dv90为4-10μm，体积分布粒径Dv99为4-12μm。
1.5）将第一锂镍钴锰氧化物、第二锂镍钴锰氧化物、第三锂镍钴锰氧化物以质量比为48:12:40的比例混合，得到正极活性材料组合物。
本申请并不限定正极活性材料前驱体、第一锂镍钴锰氧化物、第二锂镍钴锰氧化物和第三锂镍钴锰氧化物的制备方法，在其它实施例中，也可以采用其它的方法制备，或采用已有的第一锂镍钴锰氧化物、第二锂镍钴锰氧化物和第三锂镍钴锰氧化物。
2）正极极片的制备。
将上述制备的正极活性材料组合物、导电炭黑SP及粘结剂聚偏氟乙烯（PVDF）按照重量比98:1:1分散至溶剂N，N-二甲基吡咯烷酮（NMP）中进行混合均匀，得到正极浆料；将正极浆料均匀涂布于正极集流体铝箔上，经烘干、冷压后，得到正极极片。
3）负极材料的制备。
将负极活性材料石墨、增稠剂羧甲基纤维素钠、粘接剂丁苯橡胶、导电剂乙炔黑，按照质量比97:1:1:1进行混合，加入去离子水，在真空搅拌机作用下获得负极浆料；将负极浆料均匀涂覆在铜箔上；将铜箔在室温晾干后转移至120℃烘箱干燥1h，然后过冷压、分切得到负极片。
4）电解液的制备。
有机溶剂为含有碳酸亚乙酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二乙酯(DEC)的混液，其中，EC、EMC和DEC的体积比为20:20:60。在含水量<10ppm的氩气气氛手套箱中，将充分干燥的锂盐溶解于有机溶剂中，混合均匀，获得电解液。其中，锂盐的浓度为1mol/L。
5）隔离膜。
选用12μm厚的聚丙烯隔离膜。
6）锂离子电池的制备。
将正极极片、隔离膜、负极片按顺序叠好，使隔离膜处于正、负极片之间起到隔离的作用，再卷绕成方形的裸电芯后，装入铝塑膜，然后在80℃下烘烤除水后，注入相应的非水电解液、封口，经静置、热冷压、化成、夹具、分容等工序后，得到成品电池。
7）性能测试。
7.1）压实密度的测试。
1）取质量为m的正极活性材料组合物粉末置于压实密度测试模具中，该模组容载粉末的横截面积S为1.37cm2；将该模具置于UTM7305深圳三思纵横的压实密度仪器中，设置压力为2.94×104N，测试出该压力下的粉末的厚度h，通过，即可计算压实密度。
7.2）体积分布粒径测试。
设备型号：马尔文3000（MasterSizer 3000）激光粒度仪，参考标准流程：GB/T19077-2016/ISO 13320:2009，具体测试流程：取待测样品适量（样品浓度保证8-12%遮光度即可），加入20ml去离子水，同时外超5min（53KHz/120W）,确保样品完全分散，之后按照GB/T19077-2016/ISO 13320:2009标准对样品进行测定。
7.3）能量密度测试。
在25℃下，将锂离子电池以1A恒流充电至4 .5V，然后恒压充电至电流小于0 .5A。接着再将电池以1A恒流放电至2 .8V，再以0 .5A 恒流放电至2 .8V，最后再以0 .1A放电至2 .8V，记录该电池的放电容量C(Ah)，并记录放电达到容量一半时电池的电压值U(V)。此时将电池称重并记录质量m0(kg)。电池能量W＝C× U，电池的能量密度＝ W/m0。
7.4）比表面积测试。
正极活性材料组合物的比表面积SSA参照GB/T 19587-2017《气体吸附BET法测试固态物质比表面积》，采用比表面积测试仪（例如TriStar Ⅱ3020型）测试，在恒温低温下，测定不同相对压力时的气体在固体表面的吸附量后，基于布朗诺尔-埃特-泰勒(BET)的多层吸附理论，求得试样单分子层吸附量，从而计算出固体的比表面积。
其它实施例和对比例的正极材料组合物、工艺及性能参数详见表1和表2，其它实施例和对比例的测试过程同上。
表1各实施例和对比例正极材料组合物及参数。
表2各实施例和对比例正极材料组合物工艺及性能参数。
注：第一与第二的质量比表示第一种锂镍钴锰氧化物和第二种锂镍钴锰氧化物的质量比；第一与第二的质量总占比表示第一种锂镍钴锰氧化物和第二种锂镍钴锰氧化物的质量之和与正极活性材料组合物的总质量的比值；DV50的比值表示第一种锂镍钴锰氧化物、第二种锂镍钴锰氧化物和第三种锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径DV50的比值；比表面表示正极活性材料组合物的比表面积。
根据如表1和表2的测试结果可知，实施例1-实施例13正极活性材料组合物通过三种不同体积平均粒径Dv50的锂镍钴锰氧化物混合，相对于对比例3-对比例5通过两种不同体积平均粒径Dv50的锂镍钴锰氧化物的混合，本申请实施例1-实施例13的正极活性材料组合物的比表面积降低，可以降低电池循环过程中的副反应；压实密度提高，能量密度增加。基于对比例1和对比例2，实施例1-实施例13的正极活性材料组合物通过采用三种不同体积平均粒径Dv50的锂镍钴锰氧化物混合，并控制三种锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50的比值在(3-2.2):(2.1-1.5):1范围内，使得正极活性材料组合物的比表面积降低，压实密度提高，能量密度增加。
本申请实施例中，通过控制第一锂镍钴锰氧化物和所述第二锂镍钴锰氧化物的质量比为(4-5): 1，使得电池的能量密度增强，具有良好的电性能。控制第一锂镍钴锰氧化物和所述第二锂镍钴锰氧化物的质量占比的总和为60%-90%，使得电池的能量密度增强，具有良好的电性能。
需要说明的是，本申请不限定于上述实施方式。上述实施方式仅为示例，在本申请的技术方案范围内具有与技术思想实质相同的构成、发挥相同作用效果的实施方式均包含在本申请的技术范围内。此外，在不脱离本申请主旨的范围内，对实施方式施加本领域技术人员能够想到的各种变形、将实施方式中的一部分构成要素加以组合而构筑的其它方式也包含在本申请的范围内。

Claims (11)

1.一种正极活性材料组合物，其特征在于，包括：
体积平均粒径Dv50在1μm-8.8μm范围的第一锂镍钴锰氧化物、第二锂镍钴锰氧化物和第三锂镍钴锰氧化物，所述第一锂镍钴锰氧化物、所述第二锂镍钴锰氧化物和所述第三锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50比为(3-2.2):(2.1-1.5):1；
所述第一锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50为3μm-8.8μm；
所述第二锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50为2μm-8μm；
所述第三锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50为1μm-4μm；
其中，所述第一锂镍钴锰氧化物和所述第二锂镍钴锰氧化物的质量比为(4-5): 1；基于正极活性材料组合物总质量，所述第一锂镍钴锰氧化物和所述第二锂镍钴锰氧化物的质量占比的总和为60%-90%或95.2%；
或，
所述第一锂镍钴锰氧化物和所述第二锂镍钴锰氧化物的质量比为3:1；基于正极活性材料组合物总质量，所述第一锂镍钴锰氧化物和所述第二锂镍钴锰氧化物的质量占比的总和为97.6%；
或，
所述第一锂镍钴锰氧化物和所述第二锂镍钴锰氧化物的质量比为2.5:1；基于正极活性材料组合物总质量，所述第一锂镍钴锰氧化物和所述第二锂镍钴锰氧化物的质量占比的总和为95.8%。
2.根据权利要求1所述的正极活性材料组合物，其特征在于，所述第一锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50为4μm-6μm；或/和,
所述第二锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50为3μm-5μm；或/和，
所述第三锂镍钴锰氧化物的体积平均粒径Dv50为1.5μm-3μm。
3.根据权利要求1所述的正极活性材料组合物，其特征在于，所述第一锂镍钴锰氧化物包括化学式为 Lix1(Nia1Cob1Mnc1)d1M1-d1Oy1Az1的材料，所述第二锂镍钴锰氧化物包括化学式为Lix2(Nia2Cob2Mnc2)d2M1-d2Oy2Az2的材料，所述第三锂镍钴锰氧化物包括化学式为 Lix3(Nia3Cob3Mnc3)d3M1-d3Oy3Az3的材料，其中，0.95≤x1≤1.1，0.3≤a1≤0.7，0.01≤b1≤0.15，0.15≤c1≤0.55，a1+b1+c1=1，0.95≤d1≤1，1.9≤y1≤2.1，0≤z1≤0.1；0.95≤x2≤1.1，0.3≤a2≤0.7，0.01≤b2≤0.15，0.15≤c2≤0.55，a2+b2+c2=1，0.95≤d2≤1，1.9≤y2≤2.1，0≤z2≤0.1；0.95≤x3≤1.3，0.3≤a3≤0.7，0.06≤b3≤0.20，0.1≤c3≤0.5，a3+b3+c3=1，0.95≤d3≤1，1.9≤y3≤2.1，0≤z3≤0.1；M包括Zr、Sr、B、Ti、Mg、Sn、Mo、W、Sb、Nb、La及Al中的一种或多种，A包括S、N、F、Cl、Br及I中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的正极活性材料组合物，其特征在于，所述b1:b2:b3为1:(0.5-3):(1-4)。
5.根据权利要求1-4任一项所述的正极活性材料组合物，其特征在于，在2.94×104N的压力下，所述正极活性材料组合物的压实密度为3g/cm3-4g/cm3。
6.根据权利要求1-4任一项所述的正极活性材料组合物，其特征在于，所述正极活性材料组合物的比表面积为0.6m2/g-1.0m2/g。
7.根据权利要求1-4任一项所述的正极活性材料组合物，其特征在于，所述第一锂镍钴锰氧化物的体积分布粒径Dv10为1μm-3μm，体积分布粒径Dv90为6μm-11μm ，体积分布粒径Dv99为10μm-17μm；或/和,
所述第二锂镍钴锰氧化物的体积分布粒径Dv10为1μm-3μm，体积分布粒径Dv90为4μm-10μm ，体积分布粒径Dv99为4μm-12μm；或/和，
所述第三锂镍钴锰氧化物的体积分布粒径Dv10为1μm-2μm，体积分布粒径Dv90为3μm-6μm，体积分布粒径Dv99为4μm-8μm。
8.根据权利要求1-4任一项所述的正极活性材料组合物，其特征在于，所述第一锂镍钴锰氧化物、第二锂镍钴锰氧化物和所述第三锂镍钴锰氧化物中的一者或几者的晶体为单晶。
9.一种正极极片，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的正极活性材料组合物。
10.一种电池，其特征在于，包括权利要求9所述的正极极片。
11.一种用电设备，其特征在于，包括权利要求10所述的电池。
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