一种正极材料、二次电池及用电设备制造技术

本发明专利技术实施例提供了一种正极材料、二次电池及用电设备，其中，本发明专利技术实施例所提供的正极材料包括内核和设置于所述内核表面的包覆层，所述内核包括钠离子层状氧化物，所述包覆层包括尖晶石型锂盐。本发明专利技术实施例中，利用尖晶石型锂盐将层状正极材料紧密包覆，解决了现有钠离子电池的正极材料界面阻抗较大、且容易攻击正极粘接剂的问题。攻击正极粘接剂的问题。攻击正极粘接剂的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种正极材料、二次电池及用电设备


[0001]本专利技术涉及电池制造
，特别是涉及一种正极材料、二次电池及用电设备。

技术介绍

[0002]当前，由于钠层状氧化物正极材料具有较高的理论容量、钠资源较多、内部不含结晶水、生产方式与锂离子电池可兼容等优势，钠离子电池得到广泛关注。
[0003]但是，现有的钠离子电池的层状正极材料的界面阻抗较大，电池的倍率性能不佳；同时，层状正极材料的碱性较高，匀浆时碱性基团攻击聚偏氟乙烯(PVDF)等正极粘接剂，导致浆料凝胶、加工困难。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种正极材料、二次电池及用电设备，以解决现有钠离子电池的正极材料界面阻抗较大、且容易攻击正极粘接剂的问题。
[0005]为了解决上述问题，本专利技术是通过如下技术方案实现的：
[0006]本专利技术提出了一种正极材料，其中，所述正极材料包括内核和设置于所述内核表面的包覆层，所述内核包括钠离子层状氧化物，所述包覆层包括尖晶石型锂盐。
[0007]进一步地，所述的正极材料中，所述尖晶石型锂盐的结构式通式包括Li
a
Y2O4，其中，0.8≤a≤1.1，A选自Fe、Ni、Cu、Zn、Co、Ti、Mg、Al、Nb、Ta、Mn中的至少一种。
[0008]进一步地，所述的正极材料中，所述尖晶石型锂盐包括LiNi
0.5
Mn
1.5
O4、LiMn2O4中的一种或多种。
[0009]进一步地，所述的正极材料中，所述LiMn2O4的空间群包括Fd
‑
3m与I41/amd的混合相。
[0010]进一步地，所述的正极材料中，Fd
‑
3m相LiMn2O4的晶胞参数满足a1＝b1＝c1，I41/amd相LiMn2O4的晶胞参数满足a2＝b2≠c2；
[0011]和/或
[0012]40％<a2/a1<60％，95％<c2/c1<105％。
[0013]进一步地，所述包覆层中，Fd
‑
3m相LiMn2O4的摩尔占比为60～95％。
[0014]进一步地，所述包覆层的厚度为50～500nm。
[0015]进一步地，所述正极材料的粒径Dv50为1μm～20μm。
[0016]进一步地，所述的正极材料中，所述钠离子层状氧化物的晶体结构包括P2型和O3型；
[0017]和/或所述钠离子层状氧化物的化学式为Na
x
MO2，其中，M选自Fe、Ni、Li、Cu、Zn、Co、Ti、Mn中的至少一种，且1>x>0.67。
[0018]本专利技术还提出了一种二次电池，包括正极极片，其中，所述正极极片包括正极集流体以及设置于所述正极集流体上的上述的正极材料。
[0019]本专利技术还提出了一种用电设备，其中，包括上述的二次电池，该二次电池作为所述
用电设备的供电电源。
[0020]与现有技术相比，本专利技术实施例包括以下优点：
[0021]本专利技术实施例中，所提供的正极材料包括内核和设置于该内核表面的包覆层，内核包括钠离子层状氧化物，包覆层包括尖晶石型锂盐。其中，包覆层将层状正极材料紧密包覆，能够减少层状正极材料与电解液的接触界面，缓解金属离子溶出，提升电池循环性能；同时，包覆层中的尖晶石型锂盐可在正极材料
‑
电解液界面提供三维通道为钠离子扩散，增加了扩散路径，可以提升扩散速率，从而提升电芯倍率性能；另外，尖晶石型锂盐的碱性较低，不仅能够降低对正极粘接剂的攻击，锂离子能在化成过程中先于钠离子脱出正极并在负极成膜，生成锂盐组成的致密SEI膜，提升了循环稳定性。因此，本专利技术实施例所提供的正极材料解决了现有钠离子电池的正极材料界面阻抗较大、且容易攻击正极粘接剂的问题。
[0022]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
[0023]图1是本专利技术实施例提供的正极材料的结构示意图。
[0024]附图标记说明：
[0025]11
‑
内核，12
‑
包覆层。
具体实施方式
[0026]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0027]本专利技术的申请人发现，虽然钠离子电池具有较高的理论容量及额定电压，但其层状氧化物正极材料界面阻抗较大，影响了电池的倍率性能，且在较高的电压下容易造成锰等金属离子溶出，导致电池循环性能降低；同时，钠离子电池的层状正极材料碱性较高，匀浆时碱性基团攻击聚偏氟乙烯等正极粘接剂，导致浆料凝胶、加工困难。
[0028]本专利技术实施例为了解决上述问题，提供了一种正极材料，如图1所示，该正极材料包括内核11和设置于该内核11表面的包覆层12，内核11包括钠离子层状氧化物，包覆层12包括尖晶石型锂盐。
[0029]在本申请中，包覆层指的是分布在钠离子层状氧化物颗粒的至少部分表面上的尖晶石型锂盐层，尖晶石型锂盐层分布面积占钠离子层状氧化物颗粒表面的70％以上，优选为尖晶石型锂盐层完全包覆在钠离子层状氧化物颗粒表面。其中，包覆层中的尖晶石型锂盐可在正极材料
‑
电解液界面提供三维通道为钠离子扩散，增加了扩散路径，可以提升扩散速率，从而提升电池倍率性能；同时，尖晶石型锂盐的碱性较低，不仅能够降低对正极粘接剂的攻击，且锂离子能在化成过程中先于钠离子脱出正极并在负极成膜，生成锂盐组成的致密SEI膜，提升了循环稳定性。因此，本专利技术实施例所提供的正极材料解决了现有钠离子电池的正极材料界面阻抗较大、且容易攻击正极粘接剂的问题。另外，包覆层将层状正极材料紧密包覆，能够减少层状正极材料与电解液的接触界面，提升了钠离子层状氧化物正极材料在空气中的稳定性，缓解金属离子溶出，提升电池循环性能。
[0030]在实际应用中，通过对本专利技术实施例提供的正极材料进行TEM
‑
SAED表征，显示其
表面物质具有与内部层状氧化物不同的晶体结构；同时，利用SEM EDS对表面物质进行表征，可以确定尖晶石型锂盐的元素成分和比例，再结合TEM
‑
SAED表征所表征出来的表面物质晶体结构，即可以确定表面物质中尖晶石型锂盐的存在。
[0031]在一些实施例中，正极材料的pH值为10.4～12.5。经过包覆层的正极材料，能够减小正极材料表面残碱，降低其pH值，避免残碱含量过高影响制浆工序，且低表面残碱有利于提升影响电池性能。
[0032]可选地，在一种实施方式中，本专利技术实施例所提供的正极材料中，尖晶石型锂盐的结构式为Li
a
Y2O4，其中，0.8≤a≤1.1，Y选自Fe、Ni、Cu、Zn、Co、Ti、Mg、Al、Nb、Ta、Mn中的至少本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正极材料，其特征在于，所述正极材料包括内核和设置于所述内核表面的包覆层，所述内核包括钠离子层状氧化物，所述包覆层包括尖晶石型锂盐。2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述尖晶石型锂盐的结构式通式包括Li
a
Y2O4，其中，0.8≤a≤1.1，Y选自Fe、Ni、Cu、Zn、Co、Ti、Mg、Al、Nb、Ta、Cr、Mn中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述尖晶石型锂盐包括LiNi
0.5
Mn
1.5
O4、LiMn2O4中的一种或多种。4.根据权利要求3所述的正极材料，其特征在于，所述LiMn2O4的空间群包括Fd
‑
3m与I41/amd的混合相。5.根据权利要求4所述的正极材料，其特征在于，Fd
‑
3m相LiMn2O4的晶胞参数满足a1＝b1＝c1，I41/amd相LiMn2O4的晶胞参数满足a2＝b2≠c2；和/或40％<a2/a1&am...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晴，王宝玉，陈涛，卜省周，
申请(专利权)人：欣旺达动力科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：