镍锰二元前驱体及其制备方法和应用、正极材料、锂离子电池

1.一种镍锰二元前驱体，其特征在于，该前驱体具有式I所示的组成，Ni x Mn y M z (OH) 2 （I），0.8≤x＜1，0＜y≤0.2，0≤z≤0.1，且x+y+z=1，M选自至少一种非Co元素；所述前驱体为由一次颗粒组成的二次颗粒，所述一次颗粒具有楔形结构；其中，所述前驱体采用CuK α 射线的粉末X射线衍射测定中，2 θ 在19±1.5°的范围内具有001晶面的特征双峰；其中，所述前驱体采用CuK α 射线的粉末X射线衍射测定中，101晶面的特征峰与001晶面的特征双峰的峰强度比满足：I (101) /I (001) ≥1.5，101晶面的特征峰2 θ 在(37-41)°的范围内。 2.根据权利要求1所述的前驱体，其中，式I中，0.85≤x≤0.99，0.01≤y≤0.15，0≤z≤0.1，且x+y+z=1，M选自La、Cr、Mo、Ca、Fe、Hf、Ti、Zn、Y、Zr、Si、W、Nb、Sm、V、Mg、B和Al中的至少一种元素。 3.根据权利要求2所述的前驱体，其中，式I中，0.9≤x≤0.98，0.02≤y≤0.1，0≤z≤0.01，且x+y+z=1，M选自La、Cr、Mo、Hf、Ti、Zn、Y、Zr、W、Nb、V、Mg、B和Al中的至少一种元素。 4.根据权利要求1所述的前驱体，其中，1.5≤I (101) /I (001) ≤3。 5.根据权利要求1所述的前驱体，其中，所述001晶面的特征双峰的峰强度I (001) 为300-4000，半峰宽FWHM (001) 为(0.5-2)°。 6.根据权利要求5所述的前驱体，其中，所述001晶面的特征双峰的峰强度I (001) 为500-3000，半峰宽FWHM (001) 为(0.6-1.8)°。 7.根据权利要求1所述的前驱体，其中，所述001晶面的特征双峰包括单峰A和单峰B，且所述单峰A位于所述单峰B的左侧；所述单峰A和单峰B的峰强度满足：500≤I (A) ≤2000，600≤I (B) ≤2000，0.35≤I (A)/ I (B) ≤2.4；所述单峰A和单峰B的半峰宽满足：0.4°≤FWHM (A) ≤0.7°，0.4°≤FWHM (B) ≤0.6°，0.7≤FWHM (A) /FWHM (B) ≤1.5；所述单峰A和单峰B的峰面积满足：10000≤A (A) ≤70000，10000≤A (B) ≤75000，0.6≤A (A) /A (B) ≤2.2。 8.根据权利要求1-7中任意一项所述的前驱体，其中，所述前驱体具有球形结构；和/或，所述前驱体的BET为3-25m 2 /g；振实密度≥1g/cm 3 ；和/或，所述前驱体的粒度分布K 90 满足：0.4≤K 90 ≤0.8，其中，K 90 =(D 90 -D 10 )/D 50 ，D 90 、D 10 和D 50 分别是指所述前驱体在粒度分布中体积累计值分别为90%、10%和50%的粒径，单位均为μm；和/或，所述前驱体的D 50 为6-20μm。 9.根据权利要求8所述的前驱体，其中，所述前驱体的BET为5-20m 2 /g；振实密度为1.3-2.5g/cm 3 ；和/或，所述前驱体的D 50 为8-14μm。 10.一种权利要求1-9中任意一项所述的镍锰二元前驱体的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将混合盐溶液、络合剂和沉淀剂混合并进行共沉淀反应，调控反应体系中氧含量为0.5-10体积%和pH值为10-11.3，得到的共沉淀反应产物依次进行洗涤、烘干，得到前驱体；其中，所述混合盐溶液选自含有镍盐、锰盐和可选的M源的水溶液，所述M源中M选自至少一种非Co元素。 11.根据权利要求10所述的制备方法，其中，调控所述反应体系中氧含量为0.5-8体积%；和/或，当所述络合剂选自含铵根离子的化合物时，调控所述反应体系中氨浓度为1-12g/L；和/或，所述共沉淀反应的条件包括：温度为50-80℃，pH值为10-11.3；转速为250-750rpm；和/或，以金属元素计，所述镍盐、锰盐和M源满足n(Ni):n(Mn):n(M)，0.8≤n(Ni)＜1，0＜n(Mn)≤0.2，0≤n(M)≤0.1；和/或，所述M源中M选自La、Cr、Mo、Ca、Fe、Hf、Ti、Zn、Y、Zr、Si、W、Nb、Sm、V、Mg、B和Al中的至少一种元素；和/或，所述混合盐溶液的进液流速为50-300mL/min；和/或，所述洗涤的过程包括：将所述共沉淀反应产物交替进行碱洗和水洗；和/或，所述烘干的条件包括：温度为80-150℃，时间为2-6h。 12.根据权利要求11所述的制备方法，其中，当所述络合剂选自含铵根离子的化合物时，调控所述反应体系中氨浓度为3-8g/L；和/或，所述共沉淀反应的条件包括：pH值为10.3-11.1；和/或，以金属元素计，所述镍盐、锰盐和M源满足n(Ni):n(Mn):n(M)，0.85≤n(Ni)≤0.99，0.01≤n(Mn)≤0.15，0≤n(M)≤0.1；和/或，所述M源中M选自La、Cr、Mo、Hf、Ti、Zn、Y、Zr、W、Nb、V、Mg、B和Al中的至少一种元素；和/或，所述混合盐溶液的进液流速为150-250mL/min。 13.根据权利要求12所述的制备方法，其中，以金属元素计，所述镍盐、锰盐和M源满足n(Ni):n(Mn):n(M)，0.9≤n(Ni)≤0.98，0.02≤n(Mn)≤0.1，0≤n(M)≤0.01。 14.权利要求1-9中任意一项所述的前驱体在正极材料中的应用。 15.一种正极材料，其特征在于，所述正极材料由权利要求1-9中任意一项所述的前驱体经烧结制得。 16.根据权利要求15所述的正极材料，其中，所述正极材料由以下方法制得：在含氧气氛中，当所述前驱体不含有掺杂元素M时，将所述前驱体、锂源和M源混合并进行所述烧结，得到所述正极材料；或者，当所述前驱体含有掺杂元素M时，将所述前驱体和锂源混合并进行所述烧结，得到所述正极材料；其中，所述M源中M选自至少一种非Co元素。 17.根据权利要求16所述的正极材料，其中，所述锂源的用量比满足：0.9≤[n(Li)]/[n(Ni)+n(Mn)+n(M)]≤1.2；和/或，所述M源的用量满足：0≤[n(M)]/[n(Ni)+n(Mn)+n(M)]≤0.1；和/或，所述M源中选自Al、Fe、Mg、B、Ca、Cr、Hf、Si、Sm、V、Zr、Ti、Y、W、La、Nb、Zn和Mo中的至少一种元素。 18.根据权利要求17所述的正极材料，其中，所述锂源的用量比满足：1≤[n(Li)]/[n(Ni)+n(Mn)+n(M)]≤1.1；和/或，所述M源中选自La、Cr、Mo、Hf、Ti、Zn、Y、Zr、W、Nb、V、Mg、B和Al中的至少一种元素。 19.根据权利要求18所述的正极材料，其中，所述锂源的用量比满足：1.01≤[n(Li)]/[n(Ni)+n(Mn)+n(M)]≤1.06；和/或，所述M源的用量满足：0≤[n(M)]/[n(Ni)+n(Mn)+n(M)]≤0.01。 20.根据权利要求16所述的正极材料，其中，所述含氧气氛中氧气含量≥80体积%；和/或，所述烧结的条件包括：温度为600-900℃；时间为0.1-20h；升温速率为1-20℃/min。 21.根据权利要求20所述的正极材料，其中，所述含氧气氛中氧气含量≥95体积%；和/或，所述烧结的条件包括：温度为700-800℃；时间为0.1-15h；升温速率为1-5℃/min。 22.根据权利要求15所述的正极材料，其中，所述正极材料具有式II所示的组成，Li 1+ a Ni α Mn β M γ O 2 （II）；其中，-0.1≤a≤0.2，0.8≤α＜1，0＜β≤0.2，0≤γ≤0.1，且α+β+γ=1；M选自至少一种非Co元素。 23.根据权利要求22所述的正极材料，其中，式II中，0≤a≤0.1，0.85≤α≤0.99，0.01≤β≤0.15，0≤γ≤0.1，且α+β+γ=1；M选自La、Cr、Mo、Ca、Fe、Hf、Ti、Zn、Y、Zr、Si、W、Nb、Sm、V、Mg、B和Al中的至少一种元素。 24.根据权利要求23所述的正极材料，其中，式II中，0.01≤a≤0.06，0.9≤α≤0.98，0.02≤β≤0.1，0≤γ≤0.01，且α+β+γ=1；M选自La、Cr、Mo、Hf、Ti、Zn、Y、Zr、W、Nb、V、Mg、B和Al中的至少一种元素。 25.根据权利要求15-24中任意一项所述的正极材料，其中，所述正极材料的振实密度≥2.5g/cm 3 ；和/或，所述正极材料具有层状结构。 26.根据权利要求25所述的正极材料，其中，所述正极材料的振实密度为2.5-3g/cm 3 。 27.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池含有权利要求15-26中任意一项所述的正极材料。