正极活性材料及制备方法、正极极片、电池以及用电设备技术

本申请公开了一种正极活性材料及制备方法、正极极片、电池以及用电设备，所述正极活性材料包括Na

【技术实现步骤摘要】
正极活性材料及制备方法、正极极片、电池以及用电设备


[0001]本申请涉及电池
，具体地，涉及正极活性材料及制备方法、正极极片、电池以及用电设备。

技术介绍

[0002]电池不仅被应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，而且还被广泛应用于电动自行车、电动摩托车、电动汽车等电动交通工具，以及军事装备和航空航天等多个领域。
[0003]钠离子电池是电池的一种，层状过渡金属氧化物是钠离子电池常用的正极活性材料。然而，现有的含有层状过渡金属氧化物钠离子电池的水稳定性较差。

技术实现思路

[0004]鉴于
技术介绍
中存在的技术问题，本申请提供一种正极活性材料，旨在解决含有其的电池水稳定性较差的问题。
[0005]本申请第一方面提供了一种正极活性材料，所述正极活性材料包括：Na
x
Mn
y
A
a
Li
b
O2‑
z
‑
δ
F
z
，其中，A包括Ni、Zn、Cu、Mg、Fe、B、Al、La、Cr、In、Ga、Ti、Sn、Sb、Bi、Zr和Nb中的至少一种，0.4≤x≤1.2，y≥0，a≥0.1，0＜b≤0.03，y+a+b=1，0≤z≤0.1，
‑
0.1≤δ≤0.1。
[0006]本申请提出的正极活性材料中包括微量的锂，微量的锂可以加强晶格氧和钠离子之间的相互作用，提高正极活性材料的水稳定性，降低电池充放电过程中因锂的含量过多导致锂溢出的概率，降低正极活性材料中出现大量空位、结构发生损伤的风险，并且降低负极界面阻抗增大的概率，提高电池的循环稳定性。
[0007]在一些实施方式中，0.0005≤b≤0.01。由此，可以降低电池充放电过程中因锂的含量过多导致锂溢出的风险，降低正极活性材料中出现大量空位、结构发生损伤的风险，降低负极界面阻抗增大的概率，提高电池的循环稳定性。
[0008]在一些实施方式中，0＜b/y≤0.15。由此，可以有效降低锂在正极活性材料中溢出的概率，提高电池的水稳定性和循环稳定性。
[0009]在一些实施方式中，0＜b/y≤0.03。由此，可以进一步降低锂在正极活性材料中溢出的概率，提高电池的水稳定性和循环稳定性。
[0010]在一些实施方式中，0.7≤x≤1。
[0011]在一些实施方式中，0.2≤y≤0.6。
[0012]在一些实施方式中，0.2≤a≤0.7。
[0013]在一些实施方式中，0.0005≤b≤0.005。
[0014]在一些实施方式中，A包括Ni、Zn、Cu、Mg、Fe、B、Al、Ti、Bi、Zr和Nb中的至少一种。
[0015]在一些实施方式中，1≤x/（a+b）≤3。由此，提高正极活性材料的稳定性，提高正极活性材料的容量。
[0016]在一些实施方式中，1≤x/（a+b）≤2。
[0017]在一些实施方式中，所述正极活性材料的相态包括O3相，O3相的所述正极活性材料的空间群包括，O3相的所述正极活性材料的层间距为0.53nm
‑
0.55nm。由此，形成的O3相的正极活性材料中Na含量较高，可以提高电池的容量。
[0018]在一些实施方式中，所述正极活性材料的相态包括P2相，P2相的所述正极活性材料的空间群包括P63/mmc，P2相的所述正极活性材料的层间距为0.54nm
‑
0.57nm。由此，形成的P2相的正极活性材料的层间距大，可以提高电池的倍率性能和循环性能。
[0019]在一些实施方式中，在25℃条件下，所述正极活性材料的浸泡液的pH值为7
‑
13。
[0020]在一些实施方式中，在25℃条件下，所述正极活性材料的浸泡液的pH值为11
‑
12.5。
[0021]在一些实施方式中，所述正极活性材料的粒径D
v
50为3μm
‑
20μm。
[0022]在一些实施方式中，所述正极活性材料的比表面积为0.1m2/g
‑
5m2/g。
[0023]在一些实施方式中，所述正极活性材料的振实密度为1g/cm3‑
3g/cm3。
[0024]在一些实施方式中，所述正极活性材料在300MPa压力下的压实密度为3.0g/cm3‑
4.0g/cm3。
[0025]由此，当正极活性材料的D
v
50、比表面积、振实密度和300MPa压力下的压实密度中的至少之一在上述范围时，正极活性材料内Na离子的传导距离小、表面副反应少，促进了正极活性材料发挥其克容量，提升了含有其的电池的容量保持率。
[0026]在一些实施方式中，所述正极活性材料的粒径D
v
50为5μm
‑
15μm。
[0027]在一些实施方式中，所述正极活性材料的比表面积为0.3m2/g
‑
3m2/g。
[0028]在一些实施方式中，所述正极活性材料的振实密度为1.5g/cm3‑
2.5g/cm3。
[0029]本申请第二方面提出了一种制备正极活性材料的方法，包括：将Na源、Mn源、A源和Li源混合得到前驱体，所述Na源中Na的摩尔含量为x，所述Mn源中Mn的摩尔含量为y，所述A源中A的摩尔含量为a，所述Li源中Li的摩尔含量为b，其中，0.4≤x≤1.2，0≤y，0.1≤a，0＜b≤0.03，y+a+b=1，A包括Ni、Zn、Cu、Mg、Fe、B、Al、La、Cr、In、Ga、Ti、Sn、Sb、Bi、Zr和Nb中的至少一种；将所述前驱体进行煅烧，得到正极活性材料，所述正极活性材料包括Na
x
Mn
y
A
a
Li
b
O2‑
z
‑
δ
F
z
，其中，0≤z≤0.1，
‑
0.1≤δ≤0.1。由此，本申请制备的正极活性材料，具有优异的水稳定性和循环稳定性。
[0030]在一些实施方式中，0≤b/y≤0.15。由此，可以提高正极活性材料的水稳定性，提高含有其的电池的循环稳定性。
[0031]本申请第三方面提出了一种正极极片，包括本申请第一方面提出的正极活性材料或本申请第二方面提出的方法制备的正极活性材料。
[0032]本申请第四方面提出了一种电池，包括本申请第三方面提出的正极极片。由此，该电池具有优异的循环性能。
[0033]本申请第五方面提出了一种用电设备，包括本申请第四方面提出的电池。
[0034]本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
[0035]通过阅读对下文优选实施方式的详细描述，各种其它的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正极活性材料，其特征在于，包括Na
x
Mn
y
A
a
Li
b
O2‑
z
‑
δ
F
z
，其中，A包括Ni、Zn、Cu、Mg、Fe、B、Al、La、Cr、In、Ga、Ti、Sn、Sb、Bi、Zr和Nb中的至少一种，0.4≤x≤1.2，y≥0，a≥0.1，0＜b≤0.03，y+a+b=1，0≤z≤0.1，
‑
0.1≤δ≤0.1。2.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，0.0005≤b≤0.01。3.根据权利要求1或2所述的正极活性材料，其特征在于，0＜b/y≤0.15。4.根据权利要求3所述的正极活性材料，其特征在于，0＜b/y≤0.03。5.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，满足以下条件的至少之一：（1）0.7≤x≤1；（2）0.2≤y≤0.6；（3）0.2≤a≤0.7；（4）0.0005≤b≤0.005。6.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，1≤x/（a+b）≤3。7.根据权利要求6所述的正极活性材料，其特征在于，1≤x/（a+b）≤2。8.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，A包括Ni、Zn、Cu、Mg、Fe、B、Al、Ti、Bi、Zr和Nb中的至少一种。9.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述正极活性材料的相态包括O3相，O3相的所述正极活性材料的空间群包括，O3相的所述正极活性材料的层间距为0.53nm
‑
0.55nm。10.根据权利要求1或9所述的正极活性材料，其特征在于，所述正极活性材料的相态包括P2相，P2相的所述正极活性材料的空间群包括P63/mmc，P2相的所述正极活性材料的层间距为0.54nm
‑
0.57nm。11.根据权利要求10所述的正极活性材料，其特征在于，在25℃条件下，所述正极活性材料的浸泡液的pH值为7
‑
13。12.根据权利要求10所述的正极活性材料，其特征在于，在25℃条件下，所述正极活性材料的浸泡液的pH值为11
‑
12.5。13.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴凯，梁子彬，王宇豪，林文光，李强，张欣欣，
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：