本发明涉及锂离子电池领域，特别是涉及一种层状氧化物正极材料及其制备方法与应用、预脱水混合料、预烧结物料。
背景技术：
1、正极材料是锂离子电池的关键组成部分，对电池的性能有着至关重要的影响，而层状氧化物正极材料具备较高的质量能量密度和充放电容量，且制备工艺简单，因而具有广阔的应用前景。但人们同时发现，层状氧化物正极材料存在残碱高、内部缺陷大，及电化学性能仍有待提高等问题。
技术实现思路
1、基于此，有必要提供一种层状氧化物正极材料及其制备方法与应用、预脱水混合料、预烧结物料，旨在提高正极材料性能和产能。
2、本技术的第一方面，提供了一种层状氧化物正极材料，所述正极材料的xrd测试曲线中扣除kα2峰后的(003)/(104)峰强度比值>1.30，所述正极材料的残余锂含量<0.3wt%。
3、本技术中的正极材料的xrd测试曲线中扣除kα2峰后的(003)/(104)峰强度比值大于1.3，获得了优良的层状结构，进而大幅提升了正极材料的电化学性能，具有更高的首次充放电容量、库伦效率和倍率性能；本技术正极材料的残余锂含量<0.3wt%，正极材料表面残碱含量低，避免了残留锂局部分布不均匀的现象，减少了材料内部缺陷。
4、在其中一些实施方式中，所述正极材料满足如下(1)~(2)中的至少一个条件：
5、（1）所述正极材料振实密度测试td值为2.50~3.00g/cc；
6、（2）所述正极材料bet值为0.25~0.45m2/g。
7、本技术的第二方面，提供了一种预脱水混合料，所述预脱水混合料的碱含量通过滴定测试偏差值<1wt%，标准中间值为31~32wt%；所述预脱水混合料的xrd测试曲线中有前驱体和无水氢氧化锂的特征峰，未见所述层状氧化物正极材料的特征峰，所述预脱水混合料用于制备如第一方面所述的层状氧化物正极材料。
8、本技术的预脱水混合料碱含量滴定测试偏差小，表明混料均匀，获得了更高的混料密度，有利于提升混料的装钵量。因本技术的预脱水混合料混合均匀度和装载密度提高，前驱体与锂源间的接触变好，进而后续在更大装钵量、更短预烧时间条件下，发育出更优的层状结构特征。
9、在其中一些实施方式中，所述的预脱水混合料，满足如下(1)~(3)中的至少一个条件：
10、（1）所述预脱水混合料的松装密度ad测试值为0.7~1.0g/cc；
11、（2）所述预脱水混合料的振实密度td测试值为1.1~1.3g/cc；
12、（3）所述预脱水物料装载密度为1.25~1.45g/cc。
13、本技术的第三方面，提供了一种预烧结物料，所述预烧结物料残余锂含量<0.4wt%；所述预烧结物料xrd测试曲线中扣除kα2峰后的(003)/(104)峰强度比值>1.1，所述预烧结物料用于制备如第一方面所述的层状氧化物正极材料。
14、因为预烧结物料xrd测试曲线中扣除kα2峰后的(003)/(104)峰强度比值大于1.1，说明预烧结后初步发育出层状结构特征，进而显著提升了预烧结效率和预烧结产物的性能指标。同时，由于预烧结产物结构上的改善，其在后续正式烧结工序中所需的烧结时间明显减少，进而使正式烧结产物的产能和性能也相应得到了优化，最终大幅提高了正极材料产能和电化学性能，而且在不破坏现有产线布局的前提下，对现有产线进行升级改造，达到预烧结和正式烧结产能1:1匹配，实现预烧结产能提升50%以上，实现了工艺高产化、短程化和产品高端化。
15、在其中一些实施方式中，所述的预烧结物料满足如下(1)~(2)中的至少一个条件：
16、（1）预烧结物料通过振实密度测试td值控制在2.15~2.40g/cc；和/或，
17、（2）预烧结物料bet值为0.5~1.2m2/g。
18、本技术的第四方面，提供了一种层状氧化物正极材料的制备方法，包括以下步骤：
19、1）预脱水：在前驱体与锂源混料过程中同时进行真空升温脱水，所述预脱水温度为120~200℃，所述预脱水时间≥0.5h，得到预脱水混合料；
20、2）预烧结：对所述预脱水混合料进行预烧结，所述预烧结的保温温度为550~650℃，所述预烧结的保温时间为2h~6h，得到预烧结物料；
21、3）正式烧结：对所述预烧结物料进行正式烧结，得到所述层状氧化物正极材料；
22、所述正极材料的xrd测试曲线中扣除kα2峰后的(003)/(104)峰强度比值>1.30，所述正极材料的残余锂含量<0.3wt%。
23、传统技术先对前驱体预先脱水转化为岩盐相的金属氧化物，再与锂源进行混合烧结，该技术会影响烧结过程中锂源的嵌入和正极材料的结晶生长从而影响最终产品性能，而且工艺复杂、单位空间产能低；本技术摒弃这一常规技术，在预烧结工序前开创性地在前驱体与锂源混料过程中引入预脱水工序，同时采用真空升温脱水方式，并优化预烧结温度和预烧结时间等参数，使得预脱水混合料混合均匀度和装载密度提高，前驱体与锂源间的接触变好，进而在更大装钵量、更短预烧时间条件下，发育出更优的层状结构特征，因为预烧结物料xrd测试曲线中扣除kα2峰后的(003)/(104)峰强度比值大于1.1，说明预烧结后初步发育出层状结构特征，进而显著提升了预烧结效率和预烧结产物的性能指标。同时，由于预烧结产物结构上的改善，其在后续正式烧结工序中所需的烧结时间明显减少，进而使正式烧结产物的产能和性能也相应得到了优化，最终大幅提高了正极材料产能和电化学性能，而且在不破坏现有产线布局的前提下，对现有产线进行升级改造，达到预烧结和正式烧结产能1:1匹配，实现预烧结产能提升50%以上，实现了工艺高产化、短程化和产品高端化。
24、本技术中，前驱体与锂源同时在真空升温混料设备中进行混合均匀和脱水，既可以避免锂源在混料过程中与空气中的二氧化碳接触，降低原料中的残碱，又可以脱去锂源中的结晶水，降低预脱水物料的含水量，提高混料均匀性和预烧结质量损失率。本技术中，采用混料和脱水同时进行的工艺会更适合量产，效果更佳，不但节省了时间，使工艺短程化；而且混料时物料具有流动性，能够帮助水汽快速排出；另外伴随着物料失水，流动性提升，混料均匀性也获得提升。
25、本技术可提高预脱水混合料混合均匀度和装载密度，前驱体与锂源间的接触变好，进而使得预烧结后物料残留锂减少，避免了残留锂局部分布不均匀的现象，最终降低了高温烧结后正极材料内部缺陷。
26、在其中一些实施方式中，所述层状氧化物正极材料的制备方法，满足如下(1)~(10)中的至少一个条件：
27、（1）所述前驱体的化学式为nixmnym1-x-y(oh)2，式中0.6≤x<1，0<y≤0.4，m包括co、al、zr、ta、ti、nb、ge、y、w、b、ce及sr中的一种或多种；
28、（2）所述锂源中锂元素与所述前驱体的摩尔比为(0.9～1.1):1；
29、（3）所述预脱水气氛为氮气和氧气中的至少一种；
30、（4）所述预脱水的真空压力为-0.03~-0.07mpa；
31、（5）所述预脱水温度为180℃~200℃，所述预脱水时间为0.5h~1.5h；
32、（6）在所述混料过程中还可添加金属氧化物、金属碳酸盐、含硼化合物、金属硝酸盐中的一种或多种；
33、（7）所述锂源包括一水合氢氧化锂、过氧化锂、氟化锂、硝酸锂、磷酸锂、焦磷酸锂、碳酸锂及氧化锂中的一种或多种；
34、（8）所述步骤2）中，所述预烧结中所述预脱水混合料的装载高度为5cm~14cm；
35、（9）所述步骤2）中，所述预烧结气氛为空气或纯氧；所述预烧结升温速率为4~6℃/min；
36、（10）所述步骤3）中，所述正式烧结的温度为730℃~820℃，正式烧结的保温时间为6h~10h。
37、本技术的第五方面，提供了一种锂离子电池，包括第一方面所述的层状氧化物正极材料。
38、本技术的第六方面，提供了一种用电装置，包括第五方面所述的锂离子电池。
1.一种层状氧化物正极材料，其特征在于：所述正极材料的xrd测试曲线中扣除kα2峰后的(003)/(104)峰强度比值>1.30，所述正极材料的残余锂含量<0.3wt%。
2.如权利要求1所述的层状氧化物正极材料，其特征在于：所述正极材料满足如下(1)~(2)中的至少一个条件：
3.一种预脱水混合料，其特征在于：所述预脱水混合料的碱含量通过滴定测试偏差值<1wt%，标准中间值为31~32wt%；所述预脱水混合料的xrd测试曲线中有前驱体和无水氢氧化锂的特征峰，未见所述层状氧化物正极材料的特征峰，所述预脱水混合料用于制备如权利要求1或2所述的层状氧化物正极材料。
4.如权利要求3所述的预脱水混合料，其特征在于：满足如下(1)~(3)中的至少一个条件：
5.一种预烧结物料，其特征在于：所述预烧结物料残余锂含量<0.4wt%；所述预烧结物料xrd测试曲线中扣除kα2峰后的(003)/(104)峰强度比值>1.1，所述预烧结物料用于制备如权利要求1或2所述的层状氧化物正极材料。
6.如权利要求5所述的预烧结物料，其特征在于：满足如下(1)~(2)中的至少一个条件：
7.一种层状氧化物正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.如权利要求7所述层状氧化物正极材料的制备方法，其特征在于，满足如下(1)~(10)中的至少一个条件：
9.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求1或2所述的层状氧化物正极材料。
10.一种用电装置，其特征在于，包括权利要求9所述的锂离子电池。
