提供一种正极活性材料(10)，包含该正极活性材料(10)的电化学装置和电子装置，正极活性材料(10)包括Mn元素和Al元素，正极活性材料(10)颗粒包括靠近正极活性材料(10)颗粒表面的第一区域(11)和远离正极活性材料(10)颗粒表面的第二区域(12)，第一区域(11)中Al/Mn的摩尔比为al，第二区域(12)中Al/Mn的摩尔比为a2，满足l.l≤al/a2≤100。使Al富集在靠近正极活性材料(10)表面的区域，不仅能够有效改善正极的锰溶出现象来提高电化学装置的循环性能和存储性能，同时可以减少Al在正极活性材料中的总含量以保持正极极片的比容量，从而提高电化学装置的综合性能。化学装置的综合性能。化学装置的综合性能。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种正极活性材料、包含该正极活性材料的电化学装置和电子装置
[0001]本申请涉及电化学领域，特别是涉及一种正极活性材料、包含该正极活性材料的电化学装置和电子装置。
技术介绍
[0002]锂离子电池由于具有高能量密度、长循环寿命及无记忆效应等优点而被广泛应用于穿戴设备、智能手机、无人机、电动汽车及大型储能等设备等领域，已成为当今世界最具发展潜力的新型绿色化学电源，但也对锂离子电池的综合性能提出更高的要求。
[0003]锂离子电池中的正极活性材料是影响锂离子电池性能的重要参数，其中，正极活性材料锰酸锂被广泛应用于锂离子电池中，但是锰酸锂中存在的Mn
3+
易发生歧化反应，导致Mn
2+
溶出，然后通过电解液迁移至负极，破坏固体电解质界面(SEI)，造成活性锂损失，从而恶化锂离子电池的循环性能。在相关技术中，在改善Mn
2+
溶出的同时往往伴随着正极比容量的衰减、电化学装置循环性能或存储性能恶化，导致电化学装置的综合性能下降。
技术实现思路
[0004]本申请的目的在于提供一种正极活性材料、包含该正极活性材料的电化学装置和电子装置，以提高电化学装置的综合性能。
[0005]本申请的第一方面提供一种正极活性材料，包括Mn元素和Al元素，正极活性材料颗粒包括靠近所述正极活性材料颗粒表面的第一区域和远离所述正极活性材料颗粒表面的第二区域，第一区域中Al/Mn的摩尔比为a1，第二区域中Al/Mn的摩尔比为a2，满足1.1≤a1/a2≤100，优选地5≤a1/a2≤90。a1/a2的值可以为1.1、5、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100或为其间的任意范围。其中，第一区域是指正极活性材料颗粒中用2.4mol/L硫酸酸洗6h后被溶解的部分，第二区域是指正极活性材料颗粒中用2.4mol/L硫酸酸洗6h后未被溶解的部分。
[0006]本申请的专利技术人发现，通过调控第一区域中Al/Mn的摩尔比a1与第二区域中Al/Mn的摩尔比a2的比值a1/a2在上述范围内，使得正极活性材料中的Al富集在靠近正极活性材料表面的区域，不仅能够有效改善正极的锰溶出现象来提高电化学装置的循环性能和存储性能，同时可以减少Al在正极活性材料中的总含量以使正极保持较高的比容量，从而提高电化学装置的综合性能。
[0007]具体地，当a1/a2的值过小时(例如小于1.1)，说明第一区域和第二区域中Al/Mn的摩尔比相当，或者第一区域中Al/Mn的摩尔比小于第二区域，也即正极活性材料中的Al主要富集在正极活性材料颗粒的内部，从而对正极的锰溶出现象改善不明显，不利于提高电化学装置的循环性能和存储性能。随着a1/a2的值逐渐增加，得到的正极活性材料中的Al主要富集在正极活性材料颗粒的表面，有利于在改善正极锰溶出的同时保持正极的比容量。但当a1/a2的值过大时(例如大于100)，也即第一区域中Al/Mn的摩尔比a1过大，导致正极活性
材料中总的Al含量增大，会降低正极的比容量。通过调控a1/a2的值在上述范围内，有利于同时提高电化学装置的循环性能和存储性能，并使正极保持较高的比容量，从而提高电化学装置的综合性能。
[0008]在本申请的一些实施方案中，基于正极活性材料的质量，第一区域中Al的质量百分含量为0.01％至0.5％。例如，第一区域中Al的质量百分含量可以为0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％或为其间的任意范围。通过调控第一区域中Al的质量百分含量在上述范围内，有利于在改善正极锰溶出的同时使正极保持较高的比容量，从而提高电化学装置的综合性能。
[0009]在本申请的一些实施方案中，正极活性材料选自包括Al元素的锰酸锂(LMO)。
[0010]在本申请的一些实施方案中，第一区域中Al/Mn的摩尔比a1为1％至30％，优选为5％至30％，和/或第二区域中Al/Mn的摩尔比a2为0.05％至5％。例如，第一区域中Al/Mn的摩尔比a1可以为1％、5％、10％、15％、20％、25％、30％或为其间的任意范围。例如，第二区域中Al/Mn的摩尔比a2可以为0.05％、0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％或为其间的任意范围。
[0011]当第一区域中Al/Mn的摩尔比a1过小时(例如小于1％)，不仅不能改善正极的锰溶出现象以提高电化学装置的循环性能和存储性能，而且Al的引入会在一定程度上降低正极的比容量。当第一区域中Al/Mn的摩尔比a1过大时(例如大于30％)，正极活性材料中总的Al含量增大，会降低正极的比容量。当第二区域中Al/Mn的摩尔比a2过小(例如小于0.05％)或过大(例如大于0.5％)时，均不利于改善电化学装置的循环性能和存储性能。通过调控当第一区域中Al/Mn的摩尔比a1和/或第二区域中Al/Mn的摩尔比a2在本申请的范围内，有利于同时提高电化学装置的循环性能和存储性能，并使正极保持较高的比容量，从而提高电化学装置的综合性能。
[0012]在本申请的一些实施方案中，正极活性材料满足条件(a)至(c)中的至少一者：(a)正极活性材料中Al/Mn的摩尔比为0.1％至10％，优选为2％至10％；(b)Mn元素包括Mn
3+
和Mn
4+
，第一区域中Mn
3+
/Mn
4+
的摩尔比与第二区域中Mn
3+
/Mn
4+
的摩尔比的比值e为0.8至0.95；(c)正极活性材料还包括Li，第一区域中Li/Mn的摩尔比为b1，第二区域中Li/Mn的摩尔比为b2，满足1≤b1/b2≤2，优选为1.1≤b1/b2≤2。例如，正极活性材料中Al/Mn的摩尔比可以为0.1％、0.5％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％或为其间的任意范围。例如，e的值可以为0.8、0.83、0.85、0.87、0.9、0.92、0.95或为其间的任意范围。例如，b1/b2的值可以为1、1.1、1.2、1.4、1.6、1.8、2或为其间的任意范围。
[0013]当正极活性材料中Al/Mn的摩尔比过小时(例如小于0.1％)，对正极的锰溶出现象改善不明显，从而对电化学装置的循环性能和存储性能改善不明显。当正极活性材料中Al/Mn的摩尔比过大时(例如大于10％)，导致正极的比容量降低。通过调控正极活性材料中Al/Mn的摩尔比在上述范围内，有利于提高电化学装置的循环性能和存储性能，并使正极保持较高的比容量，从而提高电化学装置的综合性能。
[0014]在本申请的一些实施方案中，基于正极活性材料的质量，Al的质量百分含量为0.005％至0.1％。例如，正极活性材料中Al的质量百分含量可以为0.005％、0.01％、0.02％、0.05％、0.08％、0.1％或为其间的任意范围。通过调控正极活性材料中Al的质量百分含量在上述范围内，有利于在改善正极锰溶出的同时使正极保持较高的比容量，从而提
高电化本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种正极活性材料，其包括Mn元素和Al元素，正极活性材料颗粒包括靠近所述正极活性材料颗粒表面的第一区域和远离所述正极活性材料颗粒表面的第二区域，所述第一区域中Al/Mn的摩尔比为a1，所述第二区域中Al/Mn的摩尔比为a2，满足1.1≤a1/a2≤100。2.根据权利要求1所述的正极活性材料，其中，a1为1％至30％，和/或a2为0.05％至5％。3.根据权利要求1所述的正极活性材料，其中，基于所述正极活性材料的质量，所述第一区域中Al的质量百分含量为0.01％至0.5％。4.根据权利要求1所述的正极活性材料，其中，正极活性材料选自包括Al元素的锰酸锂。5.根据权利要求1所述的正极活性材料，其满足以下条件(a)至(c)中的至少一者：(a)所述正极活性材料中Al/Mn的摩尔比为0.1％至10％；(b)Mn元素包括Mn
3+
和Mn
4+
，所述第一区域中Mn
3+
/Mn
4+
的摩尔比与所述第二区域中Mn
3+
/Mn
4+
的摩尔比的比值e为0.80至0.95；(c)所述正极活性材料包括Li，所述第一区域中Li/Mn的摩尔比为b1，所述第二区域中Li/Mn的摩尔比为b2，满足1≤b1/b2≤2。6.根据权利要求1所述的正极活性材料，其还包括M1元素，所述M1元素包括Ni、Co、Nb、Mo、V、W、Zr、Mg、Ti、La、Y或B元素中的至少一种，所述正极活性材料满足以下条件(d)至(e)中的至少一者：(d)M1/Mn的摩尔比为0.1％至5％；(e)Al/M1的摩尔比为1至10。7.根据权利要求1所述的正极活性材料，其还包括M2元素，所述M2元素包括F和/或S，基于所述正极活性材料的质量，M2元素的质量百分含量为0.1％至2％。8.根据权利要求7所述的正极活性材料，其中，M2元素包括F元素，所述第一区域中F/Mn的摩尔比为d1，所述第二区域中F/Mn的摩尔比为d2，满足3≤d1/d2≤50。9.根据权利要求1所述的正极活性材料，其还包括Nb元素，所述第一区域中Nb/Mn的摩尔比为c1，所述第二区域中Nb/Mn的摩尔比为c2，满足3≤c1/c2≤50。10.根据权利要求1所述的正极活性材料，其中，所述正极活性材料的Dv99为15μm至50μm，所述正极活性材料的粒径满足以下条件(
ⅰ
)至(
ⅱ
)中的至少一者：(
ⅰ
)5μm≤Dv90≤30μm，5μm≤Dv99
‑
Dv90≤21μm；(
ⅱ
)2μm≤Dv10≤10μm，1≤(Dv99
‑
Dv10)/Dv50≤4。11.根据权利要求1至10中任一项所述的正极活性材料，其中所述正极活性材料满足以下至少一者：(f)5≤a...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘文元，郎野，
申请(专利权)人：东莞新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。