本申请涉及一种正极组合物，其特征在于，包括正极活性材料和含镁添加剂，其中所述含镁添加剂为镁和镁合金中的至少一种；以及相应的正极极片、二次电池和用电装置。所述正极组合物包括含镁添加剂，有利于在析锂过程中，改善锂在负极表面沉积的均一性，以抑制锂枝晶的形成，改善电池的安全性能，同时兼具良好的能量密度和功率性能。密度和功率性能。
【技术实现步骤摘要】
正极组合物、相应的正极极片、二次电池和用电装置
[0001]本申请涉及锂电池
，尤其涉及一种正极组合物、相应的正极极片、二次电池和用电装置。
技术介绍
[0002]近年来，随着锂离子电池的应用范围越来越广泛，锂离子电池广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，以及电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域。由于锂离子电池取得了极大的发展，因此对电池的安全性能提出了更高的要求。
[0003]然而，锂离子电池在充放电过程中，由于负极出现的一些异常情况，而造成锂离子不能完全嵌入负极，形成锂枝晶的现象，并且最终刺破电池的隔离膜，导致电池短路，严重时可能引起燃烧、爆炸等灾难性后果。
[0004]因此，需要对电池进行改进，减少甚至是抑制锂枝晶的形成，防止刺破电池的隔离膜，从而提高电池的安全性能。
技术实现思路
[0005]本申请是鉴于上述课题而进行的，其目的在于，提供一种包含特定含镁添加剂的正极组合物、使用所述正极组合物制备的正极极片以及包括所述正极极片的二次电池和用电装置。
[0006]为了实现上述目的，本申请提供了一种正极组合物，包括正极活性材料和含镁添加剂，其中所述含镁添加剂为镁和镁合金中的至少一种。
[0007]由此，本专利技术的正极组合物包括含镁添加剂，镁可以在正极氧化得到镁离子，同时镁离子迁移到负极通过还原反应而得到均匀沉积在负极上的镁；这使得在析锂过程中，镁与析出的锂结合，从而改善锂在负极表面沉积的均一性，以减少甚至是抑制锂枝晶的形成，防止刺破电池的隔离膜，改善电池的安全性能。
[0008]在任意实施方式中，本申请的正极组合物中，镁合金选自镁铝合金、镁锌合金、镁锌锆合金、镁铜合金、镁铝铜锌合金、镁钙合金、镁银合金、镁银镍合金、镁金合金、镁锂合金、镁镍合金等中的一种或多种。通过使用镁合金，有利于减小含镁添加剂的粒径，并且降低热值，从而改善电池的安全性能和加工性。
[0009]在任意实施方式中，本申请的正极组合物中，镁合金中包含镁元素的质量分数大于18％至小于等于99.5％，可选质量分数为大于50％至小于等于99％，又可选质量分数为60％至95％，最可选70％至90％，基于镁合金的质量计。通过使用上述镁含量比例的镁合金，可以减少镁合金的用量，由此降低镁合金中其他金属元素的不利影响，使电池具有良好的功率性能和安全性能。
[0010]在任意实施方式中，正极活性材料在正极组合物中的质量分数W1与含镁添加剂在正极组合物中的质量分数W2满足30≤W1/W2≤970，可选48≤W1/W2≤325；又可选96≤W1/W2
≤193。由此，避免锂枝晶刺破电池的隔离膜，提高电池的安全性能。
[0011]在任意实施方式中，含镁添加剂中的镁元素相对于所述正极组合物的质量计的质量分数为0.2％至3％，可选为0.3％至2％，可选为O.4％至1.5％。由此，镁在负极上沉积量适中，有利于改善电池的能量密度和初始直流内阻(DCR)，使电池具有良好的功率性能和安全性能。
[0012]在任意实施方式中，含镁添加剂在正极组合物中的质量分数为0.2％至3.5％，可选为0.3％至2.5％，可选为0.5％至2％，基于所述正极组合物的重量计。由此，进一步改善电池的能量密度和初始直流内阻，使电池兼具良好的功率性能和安全性能。
[0013]在任意实施方式中，正极活性材料中的Li元素在所述正极组合物中的质量分数X与含镁添加剂中的镁元素在所述正极组合物中的质量分数Y满足2≤X/Y≤35，可选3≤X/Y≤25，又可选为4≤X/Y≤15。由此，在析锂过程中，通过沉积而均匀覆盖在负极上的镁可以与锂充分结合而生成合金，从而改善锂在负极上沉积的均一性，减少甚至是抑制锂枝晶的形成，避免锂枝晶刺破电池的隔离膜，进一步提高电池的安全性能。
[0014]在任意实施方式中，含镁添加剂中的镁元素的质量分数为50％至100％，可选70％至98％，又可选72％至90％，基于含镁添加剂的重量计。由此降低含镁添加剂的用量，从而改善电池的能量密度和初始直流内阻，使电池兼具良好的功率性能和安全性能。
[0015]在一些实施方案中，正极组合物的含镁添加剂中，镁或镁合金的中值粒径Dv
50
为2μm至50μm；可选地，镁的Dv
50
为5μm至20μm；镁合金的Dv
50
为0.3μm至20μm，可选2.0μm至3.0μm，又可选2.1μm至2.7μm。由此，提高镁在负极上沉积的均匀性，改善电池的安全性能，降低生成成本，提高生产效率。
[0016]在任意实施方式中，本申请的正极组合物中，正极活性材料包括磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、锂锰氧化物或锂镍钴锰氧化物、锂镍钴铝氧化物中的至少一种；
[0017]可选地，所述正极活性物质选自下式锂过渡金属氧化物：
[0018]Li(Ni
a
Co
b
M
c
)
d
O
e
[0019]其中，M选自Mn和Al之一或者是它们的混合物；
[0020]0≤a≤1；
[0021]0≤b≤1；
[0022]0≤c≤2；
[0023]0＜d≤1.2；
[0024]1≤e≤3；
[0025]a+b+c＞0；
[0026]a、b、c、d、e满足所述正极活性物质的价态要求。
[0027]可选地，在上述通式中，a+b＞0。
[0028]可选地，0＜a≤0.9；0＜b≤0.5；0＜c≤0.5；0.8≤d≤1.15。
[0029]在任意实施方式中，本申请的正极组合物为粉末混合物或者浆料形态。
[0030]本申请的第二方面提供了一种正极极片，其包括正极集流体，以及位于所述集流体的至少一个表面上的正极膜层，所述正极膜层通过本申请第一方面所述的正极组合物制备。
[0031]由此，可以得到在负极上均匀沉积的镁，这有利于在析锂过程中，通过镁与锂的结
合，使得锂在负极上均匀析出，从而减少甚至是抑制锂枝晶的形成，避免锂枝晶刺破电池的隔离膜，电池的安全性能得以提升，同时电池还具良好的能量密度和初始直流内阻。
[0032]在一些实施方式中，在正极极片的压实密度为3.1至3.8g/cm2时，所述正极极片的孔隙率为10％至40％，可选15％至35％。
[0033]本申请的第三方面提供一种二次电池，其中，包括本申请第二方面所述的正极极片或包括使用本申请第一方面所述的正极组合物获得的正极极片。
[0034]本申请的第四方面提供一种用电装置，其包括本申请第三方面所述的二次电池。
[0035]本申请的正极组合物，其包括含镁添加剂，可以在负极上通过还原反应得到均匀沉积的镁，从而使得在析锂的过程中，与析出的锂结合，以改善锂在负极沉积的均一性，从而减少甚至是抑制锂枝晶的形成，提高电池的安全性能，同时具有良好的能量密度和功率性能本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种正极组合物，其特征在于，包括正极活性材料和含镁添加剂，其中所述含镁添加剂为镁和镁合金中的至少一种。2.根据权利要求1所述的正极组合物，其特征在于，所述镁合金选自镁铝合金、镁锌合金、镁锌锆合金、镁铜合金、镁铝铜锌合金、镁钙合金、镁银合金、镁银镍合金、镁金合金、镁锂合金、镁镍合金等中的一种或多种。3.根据权利要求1或2所述的正极组合物，其特征在于，所述镁合金中包含镁元素的质量分数大于18％至小于等于99.5％，可选质量分数为大于50％至小于等于99％，又可选质量分数为60％至95％，最可选70％至90％，基于镁合金的质量计。4.根据权利要求1
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3中任一项所述的正极组合物，其特征在于，所述正极活性材料在所述正极组合物中的质量分数W1与所述含镁添加剂在所述正极组合物中的质量分数W2满足30≤W1/W2≤970，可选48≤W1/W2≤325；又可选96≤W1/W2≤193。5.根据权利要求1
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4中任一项所述的正极组合物，其特征在于，所述含镁添加剂中的镁元素相对于所述正极组合物的质量计的质量分数为0.2％至3％，可选为0.3％至2％，又可选为0.4％至1.5％。6.根据权利要求1
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5中任一项所述的正极组合物，其特征在于，所述含镁添加剂在所述正极组合物中的质量分数为0.2％至3.5％，可选为0.3％至2.5％，又可选为0.5％至2％，基于所述正极组合物的重量计。7.根据权利要求1
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6中任一项所述的正极组合物，其特征在于，所述正极活性材料中的Li元素在所述正极组合物中的质量分数X与所述含镁添加剂中的镁元素在所述正极组合物中的质量分数Y满足2≤X/Y≤35，可选3≤X/Y≤25，又可选4≤X/Y≤15。8.根据权利要求1
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7中任一项所述的正极组合物，其特征在于，含镁添加剂中的镁元素的质量分数为50％至100％，可选70％至98％，又可选72％至90％，基于含镁添加剂的重量计。9.根据权利要求1
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【专利技术属性】
技术研发人员：杨成龙，张海明，刘醒醒，高靖宇，
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：
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