多级掺混的三元正极材料及其制备方法和应用

1.一种多级掺混的三元正极材料，其特征在于，通过激光粒度仪测得的所述正极材料的粒度分布曲线呈现三个特征峰；其中，最高特征峰为第一特征峰，且第一特征峰峰位D C 在10μm-18μm，第一特征峰峰位D C 处对应体积百分数V C = 8%-20%；第二特征峰峰位D B 在1μm-6μm；第二特征峰峰位D B 处对应体积百分数V B = 2%-7%；第三特征峰峰位D A 在300-900 nm；第三特征峰峰位D A 处对应体积百分数V A =0.3%-2%；所述三元正极材料包括至少两种单晶颗粒和至少一种多晶颗粒C，其中，至少一种单晶颗粒为纳米级单晶颗粒A。 2.根据权利要求1所述的三元正极材料，其中，D C 在10μm-17μm；和/或，V C =8%-18%；和/或，所述三元正极材料的第二特征峰峰位D B 在2μm-5μm；第二特征峰峰位D B 处对应体积百分数V B = 2%-6%；和/或，所述三元正极材料的第三特征峰峰位D A 在400-900nm；第三特征峰峰位D A 处对应体积百分数V A =0.4%-1.8%。 3.根据权利要求1或2所述的三元正极材料，其中，所述三元正极材料的分峰指数К范围为10-80%；其中，К=(V B -V CO )/V B *100%，其中V CO 为第一特征峰与第二特征峰之间的极小值D CO 处的体积百分数；V B 为第二特征峰峰位D B 处的体积百分数；和/或，所述三元正极材料的压实密度为3.6-4.1g/cm 3 ；和/或，所述三元正极材料的比表面积为0.3-0.7m 2 /g；和/或，所述三元正极材料的阻抗为8-25Ω。 4.根据权利要求1或2所述的三元正极材料，其中，所述三元正极材料具有式I所示的组成；Li 1+a (Ni x Co y Mn z M m )O 2 式I；其中，-0.1≤a≤0.2，0.6≤x≤1，0≤y≤0.2，0≤z≤0.2，0≤m≤0.1；M选自Ta、Cr、Mo、W、Al、Y、Ti、Zr、V、Nb、Ca、P、Co、Ce、Er、Mg、B、Sr、Ba和La中的至少一种。 5.根据权利要求4所述的三元正极材料，其中，所述三元正极材料还包括包覆层。 6.根据权利要求5所述的三元正极材料，其中，所述包覆层包括含J元素的化合物、磷酸盐类化合物和快离子导体中的至少一种；其中，J选自Zr、V、B、Al、Ge、Zr、Sr、Co、Zn、W、Mo、La、P和Mn中的至少一种。 7.根据权利要求1或2所述的三元正极材料，其中，所述三元正极材料包括至少一种纳米级单晶颗粒A、至少一种微米级单晶颗粒B和至少一种多晶颗粒C。 8.根据权利要求7所述的三元正极材料，其中，所述纳米级单晶颗粒A的D 50 为300-900nm；和/或，所述微米级单晶颗粒B的D 50 为1-9μm；和/或，所述多晶颗粒C的D 50 为8-25μm。 9.根据权利要求7所述的三元正极材料，其中，所述单晶颗粒A为中镍三元正极材料。 10.根据权利要求7所述的三元正极材料，其中，所述单晶颗粒A具有式I-1所示的组成；Li 1+a1 (Ni x1 Co y1 Mn z1 M m1 )O 2 式I-1；其中，-0.1≤a 1 ≤0.2，0.6≤x 1 ≤0.8，0≤y 1 ≤0.4，0≤z 1 ≤0.4，0≤m 1 ≤0.1；M选自Ta、Cr、Mo、W、Al、Y、Ti、Zr、V、Nb、Ca、P、Co、Ce、Er、Mg、B、Sr、Ba和La中的至少一种。 11.根据权利要求7所述的三元正极材料，其中，所述单晶颗粒A还包括包覆层。 12.根据权利要求11所述的三元正极材料，其中，所述包覆层包括含J元素的化合物和可选地磷酸盐类化合物；其中，J选自Zr、V、B、Al、Ge、Zr、Sr、Co、Zn、W、Mo、La、P和Mn中的至少一种。 13.根据权利要求7所述的三元正极材料，其中，所述微米级单晶颗粒B为三元正极材料。 14.根据权利要求13所述的三元正极材料，其中，所述单晶颗粒B具有式I-2所示的组成；Li 1+a2 (Ni x2 Co y2 Mn z2 M m2 )O 2 式I-2；其中，-0.1≤a 2 ≤0.2，0.82≤x 2 ≤1，0≤y 2 ≤0.2，0≤z 2 ≤0.2，0≤m 2 ≤0.1；M选自Ta、Cr、Mo、W、Al、Y、Ti、Zr、V、Nb、Ca、P、Co、Ce、Er、Mg、B、Sr、Ba和La中的至少一种。 15.根据权利要求14所述的三元正极材料，其中，所述单晶颗粒B还包括包覆层。 16.根据权利要求15所述的三元正极材料，其中，所述包覆层包括J元素的化合物和可选地快离子导体；其中，J选自Zr、V、B、Al、Ge、Zr、Sr、Co、Zn、W、Mo、La、P和Mn中的至少一种。 17.根据权利要求7所述的三元正极材料，其中，所述多晶颗粒C为三元正极材料。 18.根据权利要求17所述的三元正极材料，其中，所述多晶颗粒C具有式I-3所示的组成；Li 1+a3 (Ni x3 Co y3 Mn z3 M m3 )O 2 式I-3；其中，-0.1≤a 3 ≤0.2，0.8≤x 3 ≤1，0≤y 3 ≤0.2，0≤z 3 ≤0.2，0≤m 3 ≤0.1；M选自Ta、Cr、Mo、W、Al、Y、Ti、Zr、V、Nb、Ca、P、Co、Ce、Er、Mg、B、Sr、Ba和La中的至少一种。 19.根据权利要求17或18所述的三元正极材料，其中，所述多晶颗粒C还包括包覆层。 20.根据权利要求19所述的三元正极材料，其中，所述包覆层包括含J元素的化合物，其中，J选自Zr、V、B、Al、Ge、Zr、Sr、Co、Zn、W、Mo、La、P和Mn中的至少一种。 21.根据权利要求18所述的三元正极材料，其中，所述微米级单晶颗粒B中Ni含量x 2 与多晶颗粒C中Ni含量x 3 之间满足：x 2 - x 3 ≥0.02。 22.一种制备权利要求1-21中任意一项所述的多级掺混的三元正极材料的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：将至少两种单晶颗粒和至少一种多晶颗粒C混合；其中，至少一种单晶颗粒为纳米级单晶颗粒A；所述单晶颗粒与所述多晶颗粒的质量比0.1-0.8：1。 23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述单晶颗粒包括至少一种纳米级单晶颗粒A和至少一种微米级单晶颗粒B，其中，所述单晶颗粒A、所述单晶颗粒B和所述多晶颗粒C的质量比为0.05-0.45：0.05-0.75：1。 24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述纳米级单晶颗粒A的D 50 为300-900nm；和/或，所述微米级单晶颗粒B的D 50 为1-9μm；和/或，所述多晶颗粒C的D 50 为8-25μm。 25.根据权利要求22-24中任意一项所述的方法，其中，所述纳米级单晶颗粒A的制备方法包括：（1）将前驱体A、锂盐和可选地掺杂剂进行一次混合，在氧气气氛下，进行一次烧结，得到一次烧结料A；其中，所述前驱体A的D 50 为2-6μm，比表面积为10-14m 2 /g；（2）对一次烧结料A进行强破碎后，经水洗、烘干后，与可选地磷酸盐类化合物进行混合，在氧气气氛下，进行二次烧结，得到二次烧结料A；（3）将二次烧结料与可选地包覆剂进行混合，在氧气气氛下，进行三次烧结，得到纳米级单晶颗粒A。 26.根据权利要求25所述的方法，其中，所述一次烧结的温度T≤780℃，烧结时间为9-14h；和/或，所述前驱体A与所述锂盐的用量满足：1≤[n(Li)]/[n(Ni)+n(Co)+n(Mn)]≤1.05；和/或，所述一次烧结料A为一次颗粒团聚的二次颗粒；和/或，所述一次烧结料A中的一次颗粒粒径为300-800nm；和/或，所述一次烧结料A的D 50 为1-6μm；和/或，所述强破碎采用气流磨进行；和/或，所述气流磨的条件包括：研磨气压280-350KPa，分级轮转速为45-55Hz；喂料速度18-22Hz；和/或，所述水洗的固液比为1-1.8:1。 27.根据权利要求23所述的方法，其中，所述微米级单晶颗粒B的制备方法包括：（1）将前驱体B、锂盐和可选地掺杂剂进行一次混合，在氧气气氛下，进行一次烧结，得到一次烧结料B；其中，所述前驱体B的D 50 为2-6μm，比表面积为18-22m 2 /g；（2）对一次烧结料B进行破碎后与可选地快离子导体混合后，在氧气气氛下进行二次烧结，得到二次烧结料B；（3）将二次烧结料与可选地包覆剂进行混合，在氧气气氛下，进行三次烧结，得到微米级单晶颗粒B。 28.根据权利要求27所述的方法，其中，所述一次烧结的温度T≥800℃，烧结时间为15-18h；和/或，所述前驱体B与所述锂盐的用量满足：1.02≤[n(Li)]/[n(Ni)+n(Co)+n(Mn)]≤1.07；和/或，所述一次烧结料B为一次颗粒团聚的二次颗粒；和/或，所述一次烧结料B中的一次颗粒粒径为1.7-2.5μm；和/或，所述一次烧结料B的D50为1-6μm；和/或，所述破碎采用气流磨进行；和/或，所述气流磨的条件包括：研磨气压240-280KPa，分级轮转速为38-42Hz；喂料速度14-17Hz。 29.根据权利要求22-24中任意一项所述的方法，其中，所述多晶颗粒C的制备方法包括：（1）将前驱体C、锂盐和可选地掺杂剂进行一次混合，在氧气气氛下，进行一次烧结，得到一次烧结料C；其中，所述前驱体C的D 50 为8-25μm，比表面积为8-22m 2 /g；（2）对一次烧结料C与可选地包覆剂进行混合，在氧气气氛下，进行二次烧结，得到多晶颗粒C。 30.权利要求1-21中任意一项所述的多级掺混的三元正极材料在锂离子电池中的应用。