正极材料、电化学装置和电子设备制造方法及图纸

本申请提出一种正极材料、电化学装置和电子设备。其中，正极材料，包括：二次颗粒，包含一次颗粒，二次颗粒具有：第一区域，第一区域位于所述二次颗粒表面，第二区域，第二区域邻接第一区域；采用电子能量损失谱测试，第二区域中的一次颗粒的近表面的O‑K pre峰面积与一次颗粒内部的O‑K pre峰面积的比值为K1，0.95≤K1＜1。本申请提供的正极材料能够提高电化学装置的循环性能和存储性能。

【技术实现步骤摘要】
正极材料、电化学装置和电子设备
本申请涉及电化学
，尤其涉及一种正极材料、电化学装置和电子设备。
技术介绍
电化学装置(例如锂离子电池)近年来被广泛应用于手机、笔记本电脑等电子设备中。在电化学装置中，正极材料表面通常具有氧化性，容易与电解液发生界面副反应而产气，造成高温存储性能和高温循环性能降低，特别是采用高镍材料的电化学装置，高温存储产气以及高温循环产气问题较为严重。一些技术中，采用水洗和包覆工艺，降低正极材料表面残余锂和pH值，从而降低正极材料与电解液之间的界面副反应，或是通过掺杂的方式降低正极材料表面氧活性，以改善高镍材料的高温存储性能和减少高温循环产气。然而，高镍材料一次烧结温度较低，一次烧结掺杂过程中掺杂元素大多富集在高镍材料表面，对降低高镍材料表面氧活性效果不佳，且高镍材料冷压加工后颗粒破碎，晶界裂纹处表面更不稳定，即现有技术方案对减少正极材料高温循环产气及高温存储产气的效果难以令人满意。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供一种正极材料、电化学装置和电子设备，能够提高正极材料的存储性能以及循环性能。本申请提出一种正极材料，包括：二次颗粒，包含一次颗粒；二次颗粒具有：第一区域和第二区域；第一区域位于二次颗粒表面，第二区域邻接第一区域，第一区域中的一次颗粒的O-Kpre峰面积与一次颗粒内部的O-Kpre峰面积的比值为K1，0.9≤K1＜1。在本申请的一些实施例中，采用电子能量损失谱测试，在第二区域中一次颗粒表面的O-Kpre峰面积与一次颗粒内部的O-Kpre峰面积的比值为K2，0.95≤K2＜1。在本申请的一些实施例中，K2-K1≥0.02。在本申请的一些实施例中，一次颗粒包含二价镍和三价镍。在本申请的一些实施例中，采用电子能量损失谱测试，第一区域的一次颗粒在850eV-870eV区域内具有第一峰，在870eV-890eV区域内具有第二峰，第一峰与第二峰的峰强比为K3，K3≥3.5。在本申请的一些实施例中，满足如下条件(a)-(c)中的至少一个：(a)二次颗粒的抗压强度≥180MPa；(b)正极材料Dv50为3μm-15μm；(c)一次颗粒的平均粒径为50nm-3μm。在本申请的一些实施例中，正极材料包括：LiαNixCoyMzAβO2-δ，其中，0.90≤α≤1.05，0.5≤x＜1，0＜y＜0.4，0＜z＜0.4，0≤β≤0.05，0＜δ≤0.01，且x+y+z+β＝1，M包括Mn或Al中的至少一种，A包括Mg、Ti、Zr、Nb、Y、Cr、V、Ge、Mo或Sr中的至少一种。在本申请的一些实施例中，正极材料还包括：保护层，保护层设置在二次颗粒表面至少一部分区域上；保护层包括：LimRnOr，其中，0≤m≤3，0≤n≤5，0≤r≤7，R包括Al、Ti、Co、Zr、B、Mn、W、Si、W、Nb、V、Sn、P、Ga、Rh、Ga、Ge、Ru或Fe中的至少一种。本申请还提出一种电化学装置，包括：正极，负极和设置在正极和负极之间的隔离膜；正极包括正极集流体和正极活性物质层；正极活性物质层包括上述任一项的正极材料。在本申请的一些实施例中，电化学装置满足如下条件(d)-(e)中的至少一个：(d)在4.2V电压条件下拆解电化学装置，正极的热重-质谱测试中氧气信号最强峰所对应的释氧温度≥210℃；(e)正极活性物质层的电阻率为40Ω.cm-300Ω.cm。本申请还提出一种电子设备，包括：上述任一项的电化学装置。本申请实施例提供的正极活性材料中，采用电子能量损失谱测试，第一区域中的一次颗粒的O-Kpre峰面积与一次颗粒内部的O-Kpre峰面积的比值为K1，0.9≤K1＜1，表明一些颗粒在第一区域中的活性氧浓度低于一次颗粒内部的活性氧浓度，第一区域中处于贫氧状态，有利于减少第一区域释放氧的量，从而减少循环产气和存储产气。附图说明结合附图并参考以下具体实施方式，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。贯穿附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。应当理解附图是示意性的，元件和元素不一定按照比例绘制。图1是本公开实施例的一种二次颗粒的示意图。具体实施方式下面将更详细地描述本申请的实施例。虽然显示了本申请的某些实施例，然而应当理解的是，本申请可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本申请。应当理解的是，本申请的实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本申请的保护范围。现有技术中，电化学装置中的正极材料具有较强的氧化性，正极材料和电解液之间容易发生界面副反应而产气，特别是采用高镍材料的电化学装置，在高温情况下产气更为严重，高温存储和高温循环后电化学装置容易因为产气而膨胀，并造成循环后的容量保持率降低，即造成电化学装置的高温存储性能和高温循环性能劣化。为了至少部分解决上述问题，本申请提出一种正极材料，包括：二次颗粒，二次颗粒包含一次颗粒，例如二次颗粒可以由一次颗粒聚集而成。二次颗粒具有：第一区域和第二区域，其中，第一区域位于二次颗粒表面，第二区域邻近第一区域，且第一区域与第二区域距离二次颗粒表面的距离不同；第一区域例如可以是指从二次颗粒表面起朝深度方向10nm为止的区域，第二区域例如是指从二次颗粒表面10nm起至朝深度方向100nm为止的区域。对二次颗粒采用电子能量损失谱测试，第一区域中一次颗粒O-Kpre峰面积，与一次颗粒内部的O-Kpre峰面积的比值为K1，0.9≤K1＜1。一些实施例中，0.9≤K1＜1表明一些颗粒在第一区域中的活性氧浓度低于一次颗粒内部的活性氧浓度，第一区域中处于贫氧状态，有利于减少第一区域释放氧的量，从而减少循环产气和存储产气。请参考图1，图1示意性的展示了二次颗粒的示意图，如图1所示，第一区域可以位于二次颗粒近表面区域，例如从二次颗粒表面起朝深度方向10nm为止的区域，第二区域可以位于与第一区域深度不同的区域，例如从二次颗粒表面深度10nm朝深度方向100nm为止的区域，图1中方框围绕的1所在的位置示意性的显示了第一区域中一次颗粒的位置，图1中方框围绕的2所在的位置示意性的显示了一次颗粒内部的位置。在本申请的一些实施例中，采用采用电子能量损失谱测试，第二区域中的一次颗粒的表面的O-Kpre峰面积与一次颗粒内部的O-Kpre峰面积的比值为K2，0.95≤K2＜1其中，一次颗粒间表面可以是从一次颗粒晶界处至一次颗粒内部中心方向10nm为止的区域，一次颗粒晶界处是一次颗粒与相邻一次颗粒接触的界面；一次颗粒晶粒内部是指所述一次颗粒中除去一次颗粒表面之外的区域，一些实施例中，可以参考图1，图1中方框围绕的3所在的位置示意性的显示了第二区域中的一次颗粒的表面的位置。在本申请的一些实施例中，电子能量损失谱测试得到的O-Kpre峰面积是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种正极材料，其特征在于，包括：/n二次颗粒，包含一次颗粒；/n所述二次颗粒具有：第一区域和第二区域；/n所述第一区域位于所述二次颗粒表面；/n所述第二区域邻接所述第一区域；/n采用电子能量损失谱测试，所述第一区域中的一次颗粒的O-K pre峰面积与所述一次颗粒内部的O-K pre峰面积的比值为K1，0.9≤K1＜1。/n

【技术特征摘要】
1.一种正极材料，其特征在于，包括：
二次颗粒，包含一次颗粒；
所述二次颗粒具有：第一区域和第二区域；
所述第一区域位于所述二次颗粒表面；
所述第二区域邻接所述第一区域；
采用电子能量损失谱测试，所述第一区域中的一次颗粒的O-Kpre峰面积与所述一次颗粒内部的O-Kpre峰面积的比值为K1，0.9≤K1＜1。


2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，
采用电子能量损失谱测试，在第二区域中所述一次颗粒表面的O-Kpre峰面积与所述一次颗粒内部的O-Kpre峰面积的比值为K2，0.95≤K2＜1。


3.根据权利要求2所述的正极材料，其特征在于，
K2-K1≥0.02。


4.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，
所述一次颗粒包含二价镍和三价镍。


5.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，采用电子能量损失谱测试，所述第一区域的一次颗粒在850eV-870eV区域内具有第一峰，在870eV-890eV区域内具有第二峰，所述第一峰与第二峰的峰强比为K3，K3≥3.5。


6.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，满足如下条件(a)-(c)中的至少一个：
(a)所述二次颗粒的抗压强度≥180MPa；
(b)所述正极材料Dv50为3μm-15μm；
(c)所述一次颗粒的平均粒径为50nm-3μm。


7.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：张洋洋，刘文元，彭刚，郎野，
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