本发明涉及电池,特别是涉及一种金属氧化物前驱体及其制备方法和应用。
背景技术:
1、传统喷雾法制备的氧化物前驱体通常具有尖晶石状正八面体结构的颗粒形貌、微粉量较高等特点,但基于该特点的氧化物前驱体松装密度较低,不仅不利于提升电极容量和能量密度,而且会导致涂布密度低、涂布不均匀,进而影响电池的充放电性能和循环稳定性。此外,该氧化物前驱体的热稳定性较差,微粉量过多可能会在高温或大电流下发生过热或者热失控,具有安全隐患。
技术实现思路
1、基于此,有必要针对上述问题,提供一种金属氧化物前驱体及其制备方法和应用;所述金属氧化物前驱体具有类球形结构,且微粉率低,不仅提高了流动性,而且能够有效改善团聚和搭桥问题,从而提高了松装密度,有利于提升电池的电性能和安全性。
2、一种金属氧化物前驱体,所述金属氧化物前驱体为单晶结构,所述金属氧化物前驱体的流动系数为50%-95%,且所述金属氧化物前驱体中粒径为0.3μm以下的颗粒体积占比小于或等于1%,其中,所述流动系数为所述金属氧化物前驱体单晶颗粒的体积与所述金属氧化物前驱体单晶颗粒外接圆的体积百分比。
3、在其中一个实施例中,所述金属氧化物前驱体的流动系数为60%-95%。
4、在其中一个实施例中,所述金属氧化物前驱体的搭桥率η≤1.36%,其中,η=(1-ρ1/ρ2)×100%,ρ1为所述金属氧化物前驱体的实际松装密度,ρ2为所述金属氧化物前驱体的理论松装密度。
5、在其中一个实施例中,所述金属氧化物前驱体的振实密度为1.0g/cm3-3.0g/cm3。
6、在其中一个实施例中,所述金属氧化物前驱体的比表面积为3m2/g-10m2/g。
7、在其中一个实施例中,所述金属氧化物前驱体的粒度分布满足以下条件中的至少一个:
8、(1)dmin为0.2μm-0.4μm;
9、(2)d3为0.2μm-0.6μm;
10、(3)d50为1.5μm-3.5μm;
11、(4)d90为5μm-10μm;
12、(5)k90为1.5-4。
13、在其中一个实施例中,所述金属氧化物前驱体的化学通式表示为mnam1-ao2,其中,0.1≤a≤0.9,m选自ni、fe、co、cu、zn中的至少一种。
14、一种如上所述的金属氧化物前驱体的制备方法,所述制备方法选自喷雾热解法,所述喷雾热解法中热解温度为450℃-950℃。
15、一种由如上所述的金属氧化物前驱体制得的正极材料。
16、一种正极片,包括正极集流体以及设置于所述正极集流体表面的正极材料层,所述正极材料层包括如上所述的正极材料。
17、一种二次电池,包括如上所述的正极片。
18、本发明采用金属氧化物前驱体单晶颗粒的体积与金属氧化物前驱体单晶颗粒外接圆的体积百分比,来定义所述金属氧化物前驱体的流动系数,用于评价所述金属氧化物前驱体的流动性,当金属氧化物前驱体的流动系数为50%-95%时,所述金属氧化物前驱体具有类球形结构,相比于传统的尖晶石状正八面体结构,所述金属氧化物前驱体颗粒的流动性更好,并且所述金属氧化物前驱体还具有1%以下的微粉率,有效改善了团聚和搭桥问题,进一步促进了金属氧化物前驱体颗粒的流动和密集排列,有利于减少空隙,提高金属氧化物前驱体颗粒的松装密度。
19、因此,将本发明提供的金属氧化物前驱体用于制备正极材料,不仅可以使制得的正极材料在电极涂布过程中实现较高的密度分布和均匀性,而且有利于增加电化学反应面积,进而提升了电池的容量、充放电性能和循环稳定性,并提高了电导率和反应速率,还降低了安全风险。
1.一种金属氧化物前驱体,其特征在于,所述金属氧化物前驱体为单晶结构,所述金属氧化物前驱体的流动系数为50%-95%,且所述金属氧化物前驱体中粒径为0.3μm以下的颗粒体积占比小于或等于1%,其中,所述流动系数为所述金属氧化物前驱体单晶颗粒的体积与所述金属氧化物前驱体单晶颗粒外接圆的体积百分比。
2.根据权利要求1所述的金属氧化物前驱体,其特征在于,所述金属氧化物前驱体的流动系数为60%-95%。
3.根据权利要求1或2所述的金属氧化物前驱体,其特征在于,所述金属氧化物前驱体的搭桥率η≤1.36%,其中,η=(1-ρ1/ρ2)×100%,ρ1为所述金属氧化物前驱体的实际松装密度,ρ2为所述金属氧化物前驱体的理论松装密度。
4.根据权利要求1或2所述的金属氧化物前驱体,其特征在于,所述金属氧化物前驱体的振实密度为1.0g/cm3-3.0g/cm3。
5.根据权利要求1或2所述的金属氧化物前驱体,其特征在于,所述金属氧化物前驱体的比表面积为3m2/g-10m2/g。
6.根据权利要求1或2所述的金属氧化物前驱体,其特征在于,所述金属氧化物前驱体的粒度分布满足以下条件中的至少一个:
7.根据权利要求1或2所述的金属氧化物前驱体,其特征在于,所述金属氧化物前驱体的化学通式表示为mnam1-ao2,其中,0.1≤a≤0.9,m选自ni、fe、co、cu、zn中的至少一种。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的金属氧化物前驱体的制备方法,其特征在于,所述制备方法选自喷雾热解法,所述喷雾热解法中热解温度为450℃-950℃。
9.一种由如权利要求1-7任一项所述的金属氧化物前驱体制得的正极材料。
10.一种正极片,其特征在于,包括正极集流体以及设置于所述正极集流体表面的正极材料层,所述正极材料层包括如权利要求9所述的正极材料。
11.一种二次电池,其特征在于,包括如权利要求10所述的正极片。