正极活性材料、正极极片、电极组件、电池单体、电池以及用电设备制造技术

本申请公开了一种正极活性材料、正极极片、电极组件、电池单体、电池以及用电设备，其中，正极活性材料包括镍钴锰三元材料和磷酸铁锂材料，磷酸铁锂材料包括磷酸铁锂内核及包覆在磷酸铁锂内核表面的导电壳体，导电壳体在磷酸铁锂材料中的质量占比＞0.2％，镍钴锰三元材料的电阻率R1和磷酸铁锂材料的电阻率R2满足：R1/R2≤60。正极活性材料中，将镍钴锰三元材料的电阻率R1和磷酸铁锂材料的电阻率R2的比值控制在一定标准下，使得磷酸铁锂材料和镍钴锰三元材料的电导更匹配，在将磷酸铁锂材料和镍钴锰三元材料混合的情况下，能改善常温循环过程中前期容量衰减迅速的问题。环过程中前期容量衰减迅速的问题。环过程中前期容量衰减迅速的问题。

【技术实现步骤摘要】
正极活性材料、正极极片、电极组件、电池单体、电池以及用电设备


[0001]本申请涉及电池领域，具体而言，涉及一种正极活性材料、正极极片、电极组件、电池单体、电池以及用电设备。

技术介绍

[0002]目前提出的磷酸铁锂材料(LFP)和镍钴锰三元材料(NCM)混合的正极活性材料，在常温循环过程中前期容量衰减迅速，导致电池单体在中后期循环的容量受损。

技术实现思路

[0003]鉴于上述问题，本申请提供一种正极活性材料、正极极片、电极组件、电池单体、电池以及用电设备，正极活性材料在将磷酸铁锂材料和镍钴锰三元材料混合的情况下，能改善常温循环过程中前期容量衰减迅速的问题。
[0004]本申请的实施例是这样实现的：
[0005]第一方面，本申请实施例提供一种正极活性材料，包括：镍钴锰三元材料和磷酸铁锂材料，镍钴锰三元材料为LiNi
x
Co
y
Mn
z
M11‑
x
‑
y
‑
z
O2，x＞0，y＞0，z＞0，1
‑
x
‑
y
‑
z≥0，M1选自Zr、Al、Mg、Nb、Ti和Ba中的一种或多种，磷酸铁锂材料包括磷酸铁锂内核及包覆在磷酸铁锂内核表面的导电壳体，导电壳体在磷酸铁锂材料中的质量占比＞0.2％，磷酸铁锂内核为LiFe
m
M2
n
PO4，m＞0，n≥0，M2选自Mn、Ti、Mg、V、Cr、Zr、Nb和W中的一种或多种，镍钴锰三元材料的电阻率R1和磷酸铁锂材料的电阻率R2满足：R1/R2≤60。
[0006]本申请实施例的技术方案中，磷酸铁锂内核表面包覆特定质量占比的导电壳体，避免极化过大影响容量发挥。在此基础上，将镍钴锰三元材料的电阻率R1和磷酸铁锂材料的电阻率R2的比值控制在一定标准下，使得磷酸铁锂材料和镍钴锰三元材料的电导更匹配，能够改善镍钴锰三元材料表面容易遭到破坏的现象，从而改善常温循环过程中前期容量衰减迅速的问题。
[0007]在一些实施例中，R1/R2≤20。该实施例中，将镍钴锰三元材料的电阻率R1和磷酸铁锂材料的电阻率R2的比值控制在更小的标准下，使得磷酸铁锂材料和镍钴锰三元材料的电导更匹配，有利于更好地改善常温循环过程中前期容量衰减迅速的问题。
[0008]在一些实施例中，在测试压力为8MPa的常温测试条件下，满足以下条件(a)和(b)中的至少一项；(a)R1为1000Ω
·
m～4000Ω
·
m；(b)R2为100Ω
·
m～200Ω
·
m。该实施例中，镍钴锰三元材料的电阻率R1和磷酸铁锂材料的电阻率R2各自控制在特定的范围内，方便实现，且有利于磷酸铁锂材料和镍钴锰三元材料的电导的匹配。
[0009]在一些实施例中，镍钴锰三元材料在正极活性材料中的质量占比为10％～30％。该实施例中，镍钴锰三元材料具有合适的质量占比，避免镍钴锰三元材料过少导致能量密度提升较少，同时避免镍钴锰三元材料过多导致成本较高。
[0010]在一些实施例中，镍钴锰三元材料选自小单晶材料、类单晶材料和多晶材料中的
一种或多种；小单晶材料的Dv50为0.5μm～3μm；类单晶材料中，二次颗粒的Dv50为6μm～10μm，一次颗粒的Dv50为300nm～600nm；多晶材料中，二次颗粒的Dv50为6μm～10μm，一次颗粒的Dv50为300nm～600nm。该实施例中，选择特定种类的镍钴锰三元材料，和常规单晶类型的镍钴锰三元材料相比，离子电导性能更佳，使得镍钴锰三元材料和磷酸铁锂材料的电导更匹配，有利于更好地改善常温循环过程中前期容量衰减迅速的问题。
[0011]在一些实施例中，磷酸铁锂材料的Dv50为1μm～2μm。该实施例中，磷酸铁锂材料具有合适的粒径，一方面，该粒径要求相对于常规水平呈现一定程度的增大，避免磷酸铁锂材料粒径过小而对镍钴锰三元材料形成包裹造成过放，能够减小磷酸铁锂材料与镍钴锰三元材料的接触，有利于抑制镍钴锰三元材料过放，从而有利于更好地改善常温循环过程中前期容量衰减迅速的问题；另一方面，该粒径要求避免磷酸铁锂材料粒径过大导致极化过大而影响循环稳定性。
[0012]在一些实施例中，导电壳体的材料为碳。该实施例中，碳材料作为导电壳体，具有成本低、加工方便、导电性能好等优点。
[0013]在一些实施例中，导电壳体在磷酸铁锂材料中的质量占比为0.5％～1.5％。该实施例中，导电壳体在磷酸铁锂材料中具有合适的质量占比，一方面，该质量占比相对于常规水平呈现一定程度的降低，降低电子在镍钴锰三元材料表面的聚集量，有利于抑制镍钴锰三元材料过放，从而有利于更好地改善常温循环过程中前期容量衰减迅速的问题，同时，还降低了成本；另一方面，避免该质量占比过低导致倍率性能恶化、极化过大而影响循环稳定性。
[0014]第二方面，本申请实施例提供一种正极极片，包括正极集流体及位于正极集流体至少一侧表面的正极活性物质层，其中，正极活性物质层中含有如上述实施例的正极活性材料。
[0015]在一些实施例中，正极活性材料之间分布有导电剂，导电剂在正极活性物质层中的质量占比为0.1％～1％。该实施例中，导电剂在正极活性物质层中具有合适的质量占比，使得正极活性物质层整体具有合适的导电性，有利于保持电池单体的常温循环稳定性。
[0016]第三方面，本申请实施例提供一种电极组件，包括依次设置的负极极片、隔离膜以及上述实施例的正极极片。
[0017]第四方面，本申请实施例提供一种电池单体，包括外壳以及上述实施例的电极组件；电极组件容纳于外壳内。
[0018]第五方面，本申请实施例提供一种电池，包括箱体以及上述实施例的电池单体；电池单体容纳于箱体内。
[0019]第六方面，本申请实施例提供一种用电设备，包括如上述实施例的电池单体或者如上述实施例的电池。
[0020]上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附
图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0022]图1为本申请一些实施例提供的车辆的结构示意图；
[0023]图2为本申请一些实施例提供的电池的爆炸图；
[0024]图3为图2所示的电池单体的爆炸图；
[0025]图4为本申请一些实施例提供的电极组件的局部结构示意图；
[0026]图5为本申请一些实施例提供的正极极片的局部结构示意图。
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【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，包括镍钴锰三元材料和磷酸铁锂材料，所述镍钴锰三元材料为LiNi
x
Co
y
Mn
z
M11‑
x
‑
y
‑
z
O2，x＞0，y＞0，z＞0，1
‑
x
‑
y
‑
z≥0，M1选自Zr、Al、Mg、Nb、Ti和Ba中的一种或多种，所述磷酸铁锂材料包括磷酸铁锂内核及包覆在所述磷酸铁锂内核表面的导电壳体，所述导电壳体在所述磷酸铁锂材料中的质量占比＞0.2％，所述磷酸铁锂内核为LiFe
m
M2
n
PO4，m＞0，n≥0，M2选自Mn、Ti、Mg、V、Cr、Zr、Nb和W中的一种或多种，所述镍钴锰三元材料的电阻率R1和所述磷酸铁锂材料的电阻率R2满足：R1/R2≤60。2.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，R1/R2≤20。3.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，在测试压力为8MPa的常温测试条件下，满足以下条件(a)和(b)中的至少一项；(a)R1为1000Ω
·
m～4000Ω
·
m；(b)R2为100Ω
·
m～200Ω
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m。4.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述镍钴锰三元材料在所述正极活性材料中的质量占比为10％～30％。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：李静如，史松君，来佑磊，朱映华，童星，鲁志远，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：