正极活性材料和锂离子电池制造技术

本申请提供了一种正极活性材料、正极极片和锂离子电池。所述正极活性材料的化学式为：Li

Positive active materials and lithium ion batteries

【技术实现步骤摘要】
正极活性材料和锂离子电池
本申请的实施例涉及电池领域，更具体地，涉及正极活性材料和锂离子电池。
技术介绍
由于锂离子电池使用寿命长、能量密度大等特点，被广泛应用于手机、笔记本电脑、数码相机等便携式电子产品，同时在电动汽车等领域也有很好的应用前景。随着其应用范围的扩大，对锂离子电池的性能也提出了更高的要求，尤其是随着智能手机的普及，对锂离子电池的能量密度提出了更高的要求。然而，在提高锂离子电池能量密度的时候，锂离子电池的使用寿命却下降了，为此，急需一种在提高锂离子电池能量密度的同时不降低其使用寿命的技术方案。
技术实现思路
为了解决现有技术中的缺陷，本申请的实施例提供了一种正极活性材料，通过调整正极活性材料中第一颗粒和第二颗粒中掺杂元素的种类和含量，使得第一颗粒稳定，从而提高锂离子电池500次循环放电容量保持率(500次循环放电容量保持率：500次循环放电容量与首次放电容量的比)。根据本申请的第一方面，提供了一种正极活性材料，其中，所述正极活性材料的化学式为：LinCoxM1-xO2-y，M元素选自Ni、Mn、Al、Mg、Ti、La、Y和Zr中的至少两种，且0.8≤n≤1.2、0<x<1、-0.1≤y≤0.2，所述正极活性材料包括第一颗粒和第二颗粒，所述第一颗粒中的M元素的种类大于所述第二颗粒中的M元素的种类。在上述正极活性材料中，所述第一颗粒的粒径小于所述第二颗粒的粒径。在上述正极活性材料中，所述第一颗粒的粒径小于所述正极活性材料的Dv50，所述第二颗粒的粒径大于所述正极活性材料的Dv50。在上述正极活性材料中，所述M元素中的每一种元素在所述正极活性材料中的含量均大于200ppm。在上述正极活性材料中，所述正极活性材料满足下述的式(1)：(a/b)/(c/d)>1式(1)a表示第一颗粒中M元素的总质量；b表示第一颗粒中Co元素的质量；c表示第二颗粒中M元素的总质量；d表示第二颗粒中Co元素的质量。在上述正极活性材料中，所述正极活性材料满足下述的式(2)：(A/B)/(C/D)>1式(2)A表示第一颗粒中M元素的总摩尔量；B表示第一颗粒中Co元素的摩尔量；C表示第二颗粒中M元素的总摩尔量；D表示第二颗粒中Co元素的摩尔量。在上述正极活性材料中，所述正极活性材料的(a/b)/(c/d)的值为1.3～10。在上述正极活性材料中，所述正极活性材料的体积基准的粒度分布曲线包括第一峰和第二峰。在上述正极活性材料中，所述第二峰的峰高大于所述第一峰的峰高。在上述正极活性材料中，所述正极活性材料的粒径满足下述的式(3)：(Dv90-Dv50)-(Dv50-Dv10)≤2.5式(3)根据本申请的第二方面，还提供了一种正极极片，其中，包含根据本申请的第一方面所述的正极活性材料。在上述正极极片中，所述正极极片的冷压后的压实密度≥3.9g/cm3。根据本申请的第三方面，还提供了一种锂离子电池，其中，包括根据本申请的第二方面所述的正极极片。附图说明图1示出了根据本申请的实施例1的正极活性材料与对比例6的扫描电子显微镜对比图。图2示出了根据本申请的实施例1的正极活性材料与对比例6的粒径分布曲线图。图3示出了根据本申请的实施例1的正极活性材料与对比例6的极片热稳定性测试结果。具体实施方式下面详细充分地说明示例性实施例，不过，这些示例性实施例可以用不同的方式来实施，并且，不应被解释为局限于本申请所阐述的这些实施例。相反，提供这些实施例的目的在于使本申请公开彻底和完整，以及将本申请的范围充分地传达给本领域所属技术人员。在本申请中，提供了一种正极活性材料，其中，所述正极活性材料的化学式为：LinCoxM1-xO2-y，M元素选自Ni、Mn、Al、Mg、Ti、La、Y和Zr中的至少两种，且0.8≤n≤1.2、0<x<1、-0.1≤y≤0.2，其中，正极活性材料包括第一颗粒和第二颗粒，第一颗粒是指粒径小于所述正极活性材料的Dv50的颗粒，第二颗粒是指粒径大于所述正极活性材料的Dv50的颗粒，第一颗粒中的M元素的种类大于第二颗粒中的M元素的种类。正极活性材料中的第一颗粒的粒径小于第二颗粒，不同大小的颗粒的混合可以提高正极极片的压实密度，从而能够提升锂离子电池的能量密度。然而，第一颗粒的粒径小，比表面积大，活性较强，容易与电解液发生副反应，导致整个正极活性材料的稳定性降低，锂离子电池的使用寿命缩短。在本申请的一些实施例中，第一颗粒中的M元素的种类大于第二颗粒中的M元素的种类，可以有效的稳定粒径较小的第一颗粒，抑制第一颗粒与电解液的副反应，从而提高锂离子电池的使用寿命。在本申请的一些实施例中，M元素中的每一种元素在所述正极活性材料中的含量均大于200ppm，M元素的含量可以通过ICP(电感耦合等离子体光谱仪)检测，如果M元素中的每一种元素的含量小于200ppm，M元素无法起到稳定正极活性材料的作用。在本申请的一些实施例中，正极活性材料满足下述的式(1)：(a/b)/(c/d)>1式(1)其中，a表示第一颗粒中M元素的总质量；b表示第一颗粒中Co元素的质量；c表示第二颗粒中M元素的总质量；d表示第二颗粒中Co元素的质量。在本申请的一些实施例中，正极活性材料满足下述的式(2)：(A/B)/(C/D)>1式(2)其中，A表示第一颗粒中M元素的总摩尔量；B表示第一颗粒中Co元素的摩尔量；C表示第二颗粒中M元素的总摩尔量；D表示第二颗粒中Co元素的摩尔量。第一颗粒和第二颗粒满足式(1)或式(2)的关系，可以使M元素充分的发挥出其作用效果，粒径较小的第一颗粒单位Co元素对应的M元素的含量大于粒径较大的第二颗粒，颗粒的粒径越小，比表面积越大，活性越强，要达到稳定粒径较小的第一颗粒的目的，第一颗粒需要更多的M元素的掺杂或包覆，这样才能减少第一颗粒与电解液的副反应，使得第一颗粒更加稳定，从而提升锂离子电池的容量保持率，而粒径较大的第二颗粒只需相对较少的M元素就可达到稳定效果。在本申请的一些实施例中，所述正极活性材料的(a/b)/(c/d)值为1.3～10。为了使第一颗粒能够更加稳定，同时又不降低正极活性材料主体材料的含量，正极活性材料颗粒中M元素的含量不能太低也不能太高，第一颗粒中M元素含量与第二颗粒M元素含量满足(a/b)/(c/d)为1.3～10时能够取得平衡，此时锂离子电池的综合性能较好。在本申请的一些实施例中，所述正极活性材料的体积基准的粒度分布曲线包括第一峰和第二峰；所述第二峰的峰高大于所述第一峰的峰高。具备这种粒度分布曲线的正极活性材料，说明其颗粒在第一峰和第二峰对应的粒径附近集中，也就是说在第一峰和第二峰对应粒径附近的颗粒较多，第一峰对应的粒径和第二峰对应的粒径一个大一个小，两种本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种正极活性材料，其中，所述正极活性材料的化学式为：Li

【技术特征摘要】
1.一种正极活性材料，其中，所述正极活性材料的化学式为：LinCoxM1-xO2-y，M元素选自Ni、Mn、Al、Mg、Ti、La、Y和Zr中的至少两种，且0.8≤n≤1.2、0<x<1、-0.1≤y≤0.2，所述正极活性材料包括第一颗粒和第二颗粒，所述第一颗粒中的M元素的种类大于所述第二颗粒中的M元素的种类。


2.根据权利要求1所述的正极活性材料，其中，所述第一颗粒的粒径小于所述第二颗粒的粒径。


3.根据权利要求2所述的正极活性材料，其中，所述第一颗粒的粒径小于所述正极活性材料的Dv50，所述第二颗粒的粒径大于所述正极活性材料的Dv50。


4.根据权利要求1所述的正极活性材料，其中，所述M元素中的每一种元素在所述正极活性材料中的含量均大于200ppm。


5.根据权利要求1所述的正极活性材料，其中，所述正极活性材料满足下述的式(1)：
(a/b)/(c/d)>1式(1)
a表示第一颗粒中M元素的总质量；
b表示第一颗粒中Co元素的质量；
c表示第二颗粒中M元素的总质量；
d表示第二颗粒中Co元素的质量。


6.根据权利要求1所述的正极活性...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾巧，王可飞，
申请(专利权)人：宁德新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35