一种正极活性材料及其应用制造技术

本发明专利技术提供一种正极活性材料及其应用。本发明专利技术的正极活性材料由包括锂金属氧化物的基体颗粒和覆盖所述基体颗粒至少部分表面的石墨包覆层构成；所述锂金属氧化物具有式1所示的结构；在X射线衍射图谱中，所述锂金属氧化物为立方晶系的Cmca空间群，且具有2θ为17.9

【技术实现步骤摘要】
一种正极活性材料及其应用


[0001]本专利技术涉及一种极片材料，尤其涉及一种正极活性材料及其应用，属于二次电池


技术介绍

[0002]随着锂离子电池技术的发展和进步，对其容量提出了越来越高的要求。在锂离子电池的组成中，正极活性材料容量的高低，对锂离子电池的容量起着至关重要的作用。
[0003]为了提高锂离子电池的容量，目前最常用的方法就是提高其充放电电压。但是随着电压的提高，正极活性材料会出现晶体结构坍塌的现象，进而导致电池出现容量快速衰减和循环性能大幅降低等一系列问题。
[0004]因此，开发出一种具有高比容量、循环性能好的锂离子电池正极活性材料是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种正极活性材料，该正极活性材料特殊的组成以及晶相结构有助于提升电池的比容量以及循环性能，尤其在高压条件下，依旧能够使电池表现优异。
[0006]本专利技术提供一种正极片，该正极片包括上述正极活性材料，因此有助于提升电池的相关电性能。
[0007]本专利技术还提供一种锂离子电池，该锂离子电池包括上述正极片，因此该锂离子电池在比容量和循环性能方面具有优异表现。
[0008]本专利技术提供一种正极活性材料，其中，所述正极活性材料由包括锂金属氧化物的基体颗粒和覆盖所述基体颗粒至少部分表面的石墨包覆层构成；
[0009]所述锂金属氧化物具有式1所示的结构；
[0010]在X射线衍射图谱中，所述锂金属氧化物为立方晶系的Cmca空间群，且具有2θ为17.9
°
～18.1
°
的002峰，以及2θ为67.0
°
～67.5
°
的131峰；
[0011]Li
n
‑
y
Na
y
Co1‑
a
M
a
O2ꢀꢀꢀꢀ
式1
[0012]式1中，0.6≤n≤0.8，0＜y≤0.05，0≤a≤0.2；
[0013]其中，M为掺杂元素。
[0014]如上所述的正极活性材料，其中，所述锂金属氧化物具有式2所示的结构；
[0015]Li
n
‑
y
Na
y
Co1‑
a1
‑
a2
M1
a1
M2
a2
O2ꢀꢀꢀꢀ
式2
[0016]式2中，0＜a1≤0.1，0≤a2≤0.1，a1+a2＝a；
[0017]其中，M1选自Te、W、Al、B、P和K中的至少一种；M2为不同于M1的掺杂元素。
[0018]如上所述的正极活性材料，其中，基于所述正极活性材料的重质量，所述石墨包覆层的质量百分含量W满足：0＜W≤1％。
[0019]如上所述的正极活性材料，其中，所述石墨包覆层为还原氧化石墨烯包覆层。
[0020]如上所述的正极活性材料，其中，在拉曼光谱图中，所述锂金属氧化物在波长1560
±
30cm
‑1左右的峰强度I
G
，与锂金属氧化物在波长1360
±
30cm
‑1左右的峰强度为I
D
满足：I
D
/I
G
≥68％。
[0021]如上所述的正极活性材料，其中，所述正极活性材料在截止电压为3.0～3.6V且SOC为零时，0.7≤n≤1.0。
[0022]如上所述的正极活性材料，其中，所述正极活性材料的中值粒径为12μm～20μm。
[0023]本专利技术提供一种正极片，其中，所述正极片包括如上所述的正极活性材料。
[0024]如上所述的正极片，其中，所述正极片包括集流体、安全层以及正极活性层；
[0025]其中，所述安全层夹设在所述集流体和正极活性层之间，所述正极活性层包括所述正极活性材料。
[0026]本专利技术提供一种锂离子电池，其中，所述锂离子电池包括如上所述的正极片。
[0027]如上所述的锂离子电池，其中，所述锂离子电池中的负极片为含锂负极片。
[0028]本专利技术的正极活性材料具有特殊晶相结构和化学组成，其在应用于电池中后，电池的循环性能和克容量得到显著提升，即使在4.5V及以上的高压条件下，使用该正极活性材料的电池依旧能够保持相关电性能的优异表现，不会发生由于正极活性材料耐压性差而出现结构坍塌的问题。
附图说明
[0029]图1为本专利技术锂离子电池中的负极片一实施例的结构示意图；
[0030]图2为本专利技术实施例1中正极活性材料的SEM图；
[0031]图3为本专利技术实施例1和实施例9中正极活性材料的拉曼测试图；
[0032]图4为本专利技术实施例8中正极活性材料的XRD图。
[0033]附图标记说明：
[0034]20：负极活性层；
[0035]30：锂材料层；
[0036]101：负极集流体。
具体实施方式
[0037]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术的实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0038]本专利技术第一方面提供一种正极活性材料，该正极活性材料由包括锂金属氧化物的基体颗粒和覆盖基体颗粒至少部分表面的石墨包覆层构成；
[0039]锂金属氧化物具有式1所示的结构；
[0040]在X射线衍射图谱中，所述锂金属氧化物为立方晶系的Cmca空间群，且具有2θ为17.9
°
～18.1
°
的002峰，以及2θ为67.0
°
～67.5
°
的131峰；
[0041]Li
n
‑
y
Na
y
Co1‑
a
M
a
O2ꢀꢀꢀꢀ
式1
[0042]式1中，0.6≤n≤0.8，0＜y≤0.05，0≤a≤0.2；
[0043]其中，M为掺杂元素。
[0044]可以理解，石墨包覆层可以覆盖基体颗粒的部分表面，也可以覆盖集体颗粒的整个表面。本专利技术对石墨包覆层不做具体限定，例如，石墨包覆层为石墨烯包覆层和/或还原氧化石墨烯包覆层。
[0045]本专利技术上述的锂金属氧化物，具体是至少包括锂、钴以及钠的氧化物。进一步地，其还可以掺杂M，本专利技术不限定M的具体选择，可以为本领域常见的掺杂元素。例如可以是W、Mg、Ti、Mn、Al、Te、Ni、Nb、Zr、La、F、Ce、Sr、Y、K、B和P元素中的至少一种。
[0046]本专利技术对在上述限定范围内的y以及a不做过多的限制。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正极活性材料，其特征在于，所述正极活性材料由包括锂金属氧化物的基体颗粒和覆盖所述基体颗粒至少部分表面的石墨包覆层构成；所述锂金属氧化物具有式1所示的结构；在X射线衍射图谱中，所述锂金属氧化物为立方晶系的Cmca空间群，且具有2θ为17.9
°
～18.1
°
的002峰，以及2θ为67.0
°
～67.5
°
的131峰；Li
n
‑
y
Na
y
Co1‑
a
M
a
O2ꢀꢀꢀꢀꢀ
式1式1中，0.6≤n≤0.8，0＜y≤0.05，0≤a≤0.2；其中，M为掺杂元素。2.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述锂金属氧化物具有式2所示的结构；Li
n
‑
y
Na
y
Co1‑
a1
‑
a2
M1
a1
M2
a2
O2ꢀꢀꢀꢀꢀ
式2式2中，0＜a1≤0.1，0≤a2≤0.1，0<a1/1
‑
a2<0.1，a1+a2＝a；其中，M1选自Te、W、Al、B、P和K中的至少一种；M2为不同于M1的掺杂元素。3.根据权利要求1或2所述的正极活性材料，其特征在于，基于所述正极活性材料的总质量...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾家江，夏定国，李素丽，
申请(专利权)人：珠海冠宇电池股份有限公司，
类型：发明
国别省市：