一种正极活性材料、正极片及锂离子电池制造技术

本发明专利技术提供一种正极活性材料、正极片及锂离子电池，所述正极活性材料包括基体和在所述基体至少部分表面的包覆层；所述基体包括式1和/或式2所示的锂金属氧化物，所述锂金属氧化物为立方晶系的Cmca空间群，且具有2θ为17.9

【技术实现步骤摘要】
一种正极活性材料、正极片及锂离子电池


[0001]本专利技术涉及一种极片材料，尤其涉及一种正极活性材料、正极片及锂离子电池，属于二次电池


技术介绍

[0002]随着锂离子电池技术的发展和进步，对其容量提出了越来越高的要求。在锂离子电池的组成中，正极活性材料容量的高低，对锂离子电池的容量起着至关重要的作用。
[0003]为了提高锂离子电池的容量，目前最常用的方法就是提高其充放电电压。但是随着电压的提高，正极活性材料会出现晶体结构坍塌的现象，进而导致电池出现容量快速衰减和循环性能大幅降低等一系列问题。
[0004]因此，开发出一种具有高比容量、循环性能优异的锂离子电池正极活性材料是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种正极活性材料，通过对该正极活性材料表面包覆含有Se元素，将该正极活性材料应用于锂离子电池后，能够使锂离子电池同时兼具优异的比容量和循环稳定性，尤其适用于高压环境。
[0006]本专利技术提供一种正极片，该正极片包括上述正极活性材料，因此有助于提升电池的克容量和循环性能。
[0007]本专利技术还提供一种锂离子电池，该锂离子电池包括上述正极活性材料或正极片，因此该锂离子电池在克容量和循环性能方面具有优异表现。
[0008]本专利技术提供一种正极活性材料，所述正极活性材料包括基体和覆盖在所述基体至少部分表面的包覆层；
[0009]其中，所述基体包括式1和/或式2所示的锂金属氧化物，所述包覆层包括硒元素；<br/>[0010]Li
n1
‑
y1
Na
y1
Co
e1
M1
b1
M2
a1
O2ꢀꢀꢀꢀꢀ
式1
[0011]Li
n2
‑
y2
‑
b2
Na
y2
Co
e2
M1
b2
M2
a2
O2ꢀꢀꢀꢀꢀ
式2
[0012]式1中，0.6≤n1≤1.0，0＜y1≤0.05，0.8≤e1≤1.03，0≤a1≤0.1，0＜b1≤0.1，0&lt;b1/1
‑
a1
‑
b1&lt;0.1；式2中，0.6≤n2≤1.0，0＜y2≤0.05，0.8≤e2≤1.03，0≤a2≤0.1，0＜b2≤0.02；式1和式2中，M1选自Te、W、Al、B、P、Se、Ti、La、Zr以及K中的至少一种；M2为不同于M1的掺杂元素；
[0013]所述锂金属氧化物为立方晶系的Cmca空间群，且具有2θ为17.9
°
～18.1
°
的002峰，以及2θ为67.0
°
～67.5
°
的131峰。
[0014]如上所述的正极活性材料，其中，所述包覆层按照远离所述基体的方向包括第一包覆层和第二包覆层；所述第一包覆层包括金属化合物和所述硒元素中的至少一种，所述第二包覆层包括金属化合物和所述硒元素中的至少一种；
[0015]优选地，所述第一包覆层和第二包覆层的组成不同。
[0016]如上所述的正极活性材料，其中，所述第一包覆层包括金属化合物，所述第二包覆层包括硒元素；或，
[0017]所述第一包覆层包括硒元素，所述第二包覆层包括金属化合物。
[0018]如上所述的正极活性材料，其中，含所述硒元素的包覆层为硒单质层或硒
‑
金属合金层。
[0019]如上所述的正极活性材料，其中，硒元素在所述正极活性材料中的质量百分含量小于5000ppm。
[0020]如上所述的正极活性材料，其中，所述金属化合物包括含锂氧化物、含铝氧化物、含镁氧化物、含锆氧化物、含钛氧化物中的至少一种。
[0021]如上所述的正极活性材料，其中，所述含锂氧化物的锂离子电导率大于或等于1
×
10
‑3S/cm；和/或，
[0022]所述含锂氧化物包括LATP、LLTO、LLZO、Li3BO3、Li3PO4中的至少一种。
[0023]如上所述的正极活性材料，其中，所述第一包覆层的厚度不大于20nm；和/或，所述第二包覆层的厚度不大于100nm。
[0024]如上所述的正极活性材料，其中，所述基体的Dv50为12～18μm；和/或，M2包括Mg、Ti、Mn、Al、Te、W、Ni、Nb、Zr、La、F、Ce、Sr、Y、K、B和P元素中的至少一种。
[0025]本专利技术提供一种正极片，所述正极片包括上述任一项所述的正极活性材料；优选地，所述的正极片在扣式电池≥4.55V的条件下，正极片克容量≥225mAh/g。
[0026]本专利技术还提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括上述任一项所述的正极活性材料或者正极片；优选地，所述锂离子电池的工作电压大于或等于4.5V。
[0027]如上所述的锂离子电池，其中，所述锂离子电池还包括负极片，所述负极片包括含锂层。
[0028]本专利技术的正极活性材料具有特殊的晶相结构、化学组成以及Se包覆结构，其在应用于锂离子电池中后，电池的循环性能和克容量得到显著提升，即使在4.5V及以上的高压条件下，正极活性材料不会发生由于耐压性差而出现结构坍塌的问题，该良好的结构稳定性能够保证更多锂离子的脱嵌，进而表现出优异的锂离子电池的克容量和循环性能。
附图说明
[0029]图1为本专利技术锂离子电池中的负极片一实施例的部分结构示意图；
[0030]图2为本专利技术实施例1中的中间正极活性材料1B的TEM图；
[0031]图3为本专利技术实施例1的正极活性材料1C的TEM图；
[0032]图4为本专利技术实施例1的正极活性材料组装得到的扣式电池的充放电曲线；
[0033]图5为本专利技术实施例1的正极活性材料的XRD图；
[0034]图6为本专利技术实施例6的正极活性材料的XRD图。
具体实施方式
[0035]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术的实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造
性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0036]本专利技术第一方面提供一种正极活性材料，所述正极活性材料包括基体和覆盖在所述基体至少部分表面的包覆层；
[0037]其中，所述基体包括式1和/或式2所示的锂金属氧化物，所述包覆层包括硒元素；
[0038]Li
n1
‑
y1
Na
y1
Co
e1
M1
b1
M2
a1
O2ꢀꢀꢀꢀꢀ
式1
[0039]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，所述正极活性材料包括基体和覆盖在所述基体至少部分表面的包覆层；其中，所述基体包括式1和/或式2所示的锂金属氧化物，所述包覆层包括硒元素；Li
n1
‑
y1
Na
y1
Co
e1
M1
b1
M2
a1
O2ꢀꢀꢀꢀꢀ
式1Li
n2
‑
y2
‑
b2
Na
y2
Co
e2
M1
b2
M2
a2
O2ꢀꢀꢀꢀꢀ
式2式1中，0.6≤n1≤1.0，0＜y1≤0.05，0.8≤e1≤1.03，0≤a1≤0.1，0＜b1≤0.1，0&lt;b1/1
‑
a1
‑
b1&lt;0.1；式2中，0.6≤n2≤1.0，0＜y2≤0.05，0.8≤e2≤1.03，0≤a2≤0.1，0＜b2≤0.02；式1和式2中，M1选自Te、W、Al、B、P、Se、Ti、La、Zr以及K中的至少一种；M2为不同于M1的掺杂元素；所述锂金属氧化物为立方晶系的Cmca空间群，且具有2θ为17.9
°
～18.1
°
的002峰，以及2θ为67.0
°
～67.5
°
的131峰。2.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述包覆层按照远离所述基体的方向包括第一包覆层和第二包覆层；所述第一包覆层包括金属化合物和所述硒元素中的至少一种，所述第二包覆层包括金属化合物和所述硒元素中的至少一种；优选地，所述第一包覆层和第二包覆层的成分不同。3.根据权利要求2所述的正极活性材料，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾家江，李素丽，夏定国，
申请(专利权)人：珠海冠宇电池股份有限公司，
类型：发明
国别省市：