一种正极活性材料、正极极片、电芯、电池、电池包以及用电设备制造技术

本申请提供一种正极活性材料、正极极片、电芯、电池、电池包以及用电设备，属于离子电池制造领域。正极活性材料包括磷酸铁锂和镍钴锰酸锂：镍钴锰酸锂的中值粒径D50与磷酸铁锂的中值粒径D50的差值不大于2μm；镍钴锰酸锂的首次充电容量与磷酸铁锂的首次充电容量的比值不大于1.35，通过该正极活性材料，能够改善电池的循环性能。电池的循环性能。

【技术实现步骤摘要】
一种正极活性材料、正极极片、电芯、电池、电池包以及用电设备


[0001]本申请涉及离子电池制造领域，具体而言，涉及一种正极活性材料、正极极片、电芯、电池、电池包以及用电设备。

技术介绍

[0002]现有技术中，磷酸铁锂(LFP)正极活性材料具有安全性好、制备成本低以及循环稳定性好等优异性能，但是，其低温性能差、能量密度低，与此同时，镍钴锰酸锂(NCM)正极活性材料具有低温性能好以及能量密度高等优势，但是，其安全稳定性差、材料制备成本高。
[0003]基于此，研究人员将LFP与NCM结合在一起用于电池的制备，使得制备得到的电池可以有效平衡两种正极材料的优缺点，从而使得制备得到的电池在安全性能、制备成本、循环性能、高低温性能以及能量密度上均能获得较好的平衡。
[0004]然而，LFP与NCM复合的电池存在循环性能欠佳的问题。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于提供一种正极活性材料、正极极片、电芯、电池、电池包以及用电设备，能够改善电池的循环性能。
[0006]本申请的实施例是这样实现的：
[0007]第一方面，本申请实施例提供一种正极活性材料，包括磷酸铁锂和镍钴锰酸锂：
[0008]镍钴锰酸锂的中值粒径D50与磷酸铁锂的中值粒径D50的差值不大于2μm；镍钴锰酸锂的首次充电容量与磷酸铁锂的首次充电容量的比值不大于1.35。
[0009]上述技术方案中，在磷酸铁锂和镍钴锰酸锂的混合体系中，将二者的中值粒径D50的差值以及二者的首次充电容量的比值分别限定在上述范围，能够使得二者的粒度差异以及首次充电容量的差异均处于较为适宜的范围，相较于不在该范围，能够有效改善对应电池在充电过程中的脱嵌锂的均匀性，进而改善电池的循环性能。
[0010]在一些可选的实施方案中，正极活性材料中的磷酸铁锂的质量百分比为20～90％。
[0011]上述技术方案中，将正极活性材料中的磷酸铁锂的质量限定在上述范围，能够使得正极活性材料中的磷酸铁锂和镍钴锰酸锂具有适宜的配比，从而有助于改善电池的循环性能。
[0012]在一些可选的实施方案中，镍钴锰酸锂为单晶型。
[0013]上述技术方案中，采用单晶型的镍钴锰酸锂，相较于采用其他类型的镍钴锰酸锂，更有助于改善电池的循环性能。
[0014]在一些可选的实施方案中，镍钴锰酸锂的中值粒径D50为1～3μm。
[0015]上述技术方案中，将镍钴锰酸锂的中值粒径D50限定在上述范围，能够使得镍钴锰酸锂具有适宜的粒度，相较于处于其他粒度范围，有助于改善电池的循环性能。
[0016]第二方面，本申请实施例提供一种正极极片，包括正极集流体以及位于正极集流体表面的正极活性物质层，正极活性物质层包括粘结剂、导电剂以及如第一方面实施例提供的正极活性材料。
[0017]在一些可选的实施方案中，正极活性物质层满足以下条件A和/或B：
[0018]A，正极活性材料与粘结剂的质量比为(95～98)：(1～3)；
[0019]B，正极活性材料与导电剂的质量比为(95～98)：(1～2)。
[0020]上述技术方案中，将正极活性材料与粘结剂的质量比限定在上述范围，能够使得粘结剂具有适宜的用量，从而在兼顾能量密度(活性物质为主)的同时保证粘结效果；将正极活性材料与导电剂的质量比限定在上述范围，能够使得导电剂具有适宜的用量，从而在兼顾能量密度(活性物质为主)的同时保证电解液的浸润效果。
[0021]在一些可选的实施方案中，正极活性物质层满足以下条件C和/或D：
[0022]C，粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯和聚丙烯酸中的一种或多种；
[0023]D，导电剂包括导电石墨、炭黑、碳纳米管和碳纤维中的一种或多种。
[0024]上述技术方案中，本申请的方案能够适用于上述多种粘结剂体系以及多种导电剂体系，提供了更多的可实施方案，从而便于推广应用。
[0025]在一些可选的实施方案中，正极极片的极片孔隙率为20～30％。
[0026]上述技术方案中，将极片孔隙率限定在上述范围，能够使得极片具有适宜的孔隙率，进而保证极片具有适宜的导电率。
[0027]第三方面，本申请实施例提供一种电芯，包括如第二方面实施例提供的正极极片。
[0028]第四方面，本申请实施例提供一种电池，包括如第三方面实施例提供的电芯。
[0029]第五方面，本申请实施例提供一种电池包，包括如第四方面实施例提供的电池。
[0030]第六方面，本申请实施例提供一种用电设备，包括如第四方面实施例提供的电池或者包括如第五方面实施例提供的电池包。
具体实施方式
[0031]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0032]需要说明的是，本申请中的“和/或”，如“特征1和/或特征2”，均是指可以单独地为“特征1”、单独地为“特征2”、“特征1”加“特征2”，该三种情况。
[0033]另外，在本申请的描述中，除非另有说明，“一种或多种”中的“多种”的含义是指两种及两种以上；“数值a～数值b”的范围包括两端值“a”和“b”，“数值a～数值b+计量单位”中的“计量单位”代表“数值a”和“数值b”二者的“计量单位”。
[0034]现有技术中，将LFP与NCM两种正极活性材料混合使用能够有效平衡两种正极材料的优缺点，使得制备得到的电池具有较为优异的综合电学性能。
[0035]但是，专利技术人注意到，由于NCM和LFP在脱嵌锂电位曲线上具有显著差异(LFP的脱锂容量一般约为～160mAh/g，而NCM的脱锂容量可从～160mAh/g到～240mAh/g不等)，在充电过程中，LFP材料先于NCM脱除锂，在极化的作用下，脱锂的先后顺序更加明显；此外，常规
的单晶型NCM材料的中值粒径一般为3～5μm，二次球形NCM材料的中值粒径则一般为7～12μm，常规的LFP材料的中值粒径一般小于1.5μm，二者的粒度差异较大。正极脱嵌锂电位的不同再加上容量和粒度上较大的差异会对负极微观尺度上的脱嵌锂均匀性产生较大影响，进而导致循环性能的下降。
[0036]基于此，专利技术人经过创造性的研究发现，在磷酸铁锂和镍钴锰酸锂的混合体系中，通过将二者的中值粒径D50的差值以及二者的首次充电容量的比值进行限定，能够有效改善对应电池在充电过程中的脱嵌锂的均匀性，进而改善电池的循环性能。
[0037]下面对本申请实施例的一种正极活性材料、正极极片、电芯、电池、电池包以及用电设备进行具体说明。
[0038]第一方面，本申请实施例提供一种正极活性材料，包括磷酸铁锂和镍钴锰酸锂：
[0039]镍钴锰酸锂的中值粒径D50与磷酸铁锂的中值粒径D50的差值不大于2μm；镍钴锰酸锂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正极活性材料，包括磷酸铁锂和镍钴锰酸锂，其特征在于，所述镍钴锰酸锂的中值粒径D50与所述磷酸铁锂的中值粒径D50的差值不大于2μm；所述镍钴锰酸锂的首次充电容量与所述磷酸铁锂的首次充电容量的比值不大于1.35。2.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述正极活性材料中的所述磷酸铁锂的质量百分比为20～90％。3.根据权利要求1或2所述的正极活性材料，其特征在于，所述镍钴锰酸锂为单晶型。4.根据权利要求1或2所述的正极活性材料，其特征在于，所述镍钴锰酸锂的中值粒径D50为1～3μm。5.一种正极极片，其特征在于，包括：正极集流体以及位于所述正极集流体表面的正极活性物质层，所述正极活性物质层包括粘结剂、导电剂以及如权利要求1～4中任一项所述的正极活性材料。6.根据权利要求5所述的正极极片，其特征在于，所述正极活性物质层满足以下条件A和...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁长福，李进，葛志强，王晓东，李根，黄东海，吴承仁，
申请(专利权)人：广汽埃安新能源汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：