正极活性材料及其制备方法技术

本申请提供一种正极活性材料及其制备方法

【技术实现步骤摘要】
正极活性材料及其制备方法、正极极片、二次电池和用电装置


[0001]本申请涉及电池
，特别是涉及一种正极活性材料及其制备方法
、
正极极片
、
二次电池和用电装置
。

技术介绍

[0002]这里的陈述仅提供与本申请有关的背景信息，而不必然构成现有技术
。
[0003]近年来，随着以二次电池为代表的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，因此对其能量密度
、
循环性能和安全性能等也提出了更高的要求
。

技术实现思路

[0004]本申请提供一种正极活性材料及其制备方法
、
正极极片
、
二次电池和用电装置，可提升二次电池的循环性能
。
[0005]为了达到上述目的，本申请的第一方面提供了一种正极活性材料，包括含有活性物质的颗粒，所述活性物质包括锂镍锰基氧化物，所述锂镍锰基氧化物满足化学式
Li
1+x
M
y
Ni
z
Mn2‑
y
‑
z
O4‑
q
>Q
q
，其中，
‑
0.3≤x≤0.3
，
0≤y≤0.3
，
0<z≤0.6
，
0≤q≤0.5
，
M
包括
Na、Fe、Si、Ti、P、S、Nb、Mo、Ru、Te、Ce、Ta
和
W
中的一种或多种，
Q
包括
F、Cl、Br
和
I
中的一种或多种；所述颗粒包括一次颗粒，所述一次颗粒包括多面体颗粒和球形颗粒，所述球形颗粒在所述一次颗粒中的数量百分比为
n
，
n
满足：
n≥5%。
[0006]在本申请的一些实施方式中，所述球形颗粒在所述一次颗粒中的数量百分比满足：
5%≤n≤50%。
[0007]在本申请的一些实施方式中，所述锂镍锰基氧化物具有尖晶石相晶体结构
。
[0008]在本申请的一些实施方式中，所述含有活性物质的颗粒包括含有单一活性物质的颗粒
。
[0009]在本申请的一些实施方式中，所述含有活性物质的颗粒包括多种含有活性物质的颗粒的混合颗粒，其中，多种所述活性物质各自独立地包括所述锂镍锰基氧化物，所述锂镍锰基氧化物各自独立地满足化学式
Li
1+x
M
y
Ni
z
Mn2‑
y
‑
z
O4‑
q
Q
q
，
‑
0.3≤x≤0.3
，
0≤y≤0.3
，
0<z≤0.6
，
0≤q≤0.5
，
M
包括
Na、Fe、Si、Ti、P、S、Nb、Mo、Ru、Te、Ce、Ta
和
W
中的一种或多种，
Q
包括
F、Cl、Br
和
I
中的一种或多种，且多种所述含有活性物质的颗粒各自独立地包括所述多面体颗粒和所述球形颗粒中的一种
。
[0010]在本申请的一些实施方式中，所述球形颗粒的平均粒径
D1满足：1μ
m≤D1≤20
μ
m。
[0011]在本申请的一些实施方式中，所述球形颗粒的平均粒径
D1满足：5μ
m≤D1≤15
μ
m。
[0012]在本申请的一些实施方式中，所述多面体颗粒的平均粒径
D2满足：1μ
m≤D2≤15
μ
m。
[0013]在本申请的一些实施方式中，所述多面体颗粒的平均粒径
D2满足：3μ
m≤D2≤12
μ
m。
[0014]在本申请的一些实施方式中，所述球形颗粒的平均粒径
D1与所述多面体颗粒的平
均粒径
D2之间满足：
0.3≤D1/D2≤2。
[0015]在本申请的一些实施方式中，所述多面体颗粒包括八面体颗粒和截角八面体颗粒中的至少一种
。
[0016]在本申请的一些实施方式中，满足如下条件中的至少一者：（1）所述颗粒的比表面积
S
满足：
0<S≤1.5m2/g
；（2）所述颗粒的体积平均粒径
Dv50
满足：2μ
m≤Dv50≤20
μ
m。
[0017]在本申请的一些实施方式中，满足如下条件中的至少一者：（1）所述颗粒的比表面积
S
满足：
0.5m2/g≤S≤1.3m2/g
；（2）所述颗粒的体积平均粒径
Dv50
满足：8μ
m≤Dv50≤15
μ
m。
[0018]在本申请的一些实施方式中，满足如下条件中的至少一者：（1）所述正极活性材料在6吨压力下的压实密度为
P
，
P
满足：
3g/cm3≤P≤3.6g/cm3；（2）所述正极活性材料的振实密度为
ρ
s
，
ρ
s
满足：
1.7g/cm3≤
ρ
s≤2.3g/cm3。
[0019]本申请的第二方面还提供一种制备本申请第一方面的正极活性材料的方法，包括：对包含锂源
、
镍源
、
锰源的混合物进行烧结处理，得到正极活性材料，其中，所述正极活性材料包括含有活性物质的颗粒，所述活性物质包括锂镍锰基氧化物，所述锂镍锰基氧化物满足化学式
Li
1+x
M
y
Ni
z
Mn2‑
y
‑
z
O4‑
q
Q
q
，其中，
‑
0.3≤x≤0.3
，
0≤y≤0.3
，
0<z≤0.6
，
0≤q≤0.5
，
M
包括
Na、Fe、Si、Ti、P、S、Nb、Mo、Ru、Te、Ce、Ta
和
W
中的一种或多种，
Q
包括...

【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，包括含有活性物质的颗粒，所述活性物质包括锂镍锰基氧化物，所述锂镍锰基氧化物满足化学式
Li
1+x
M
y
Ni
z
Mn2‑
y
‑
z
O4‑
q
Q
q
，其中，
‑
0.3≤x≤0.3
，
0≤y≤0.3
，
0<z≤0.6
，
0≤q≤0.5
，
M
包括
Na、Fe、Si、Ti、P、S、Nb、Mo、Ru、Te、Ce、Ta
和
W
中的一种或多种，
Q
包括
F、Cl、Br
和
I
中的一种或多种；所述颗粒包括一次颗粒，所述一次颗粒包括多面体颗粒和球形颗粒，所述球形颗粒在所述一次颗粒中的数量百分比为
n
，
n
满足：
n≥5%。2.
根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述球形颗粒在所述一次颗粒中的数量百分比满足：
5%≤n≤50%。3.
根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述锂镍锰基氧化物具有尖晶石相晶体结构
。4.
根据权利要求1‑3任一项所述的正极活性材料，其特征在于，所述含有活性物质的颗粒包括含有单一活性物质的颗粒
。5.
根据权利要求1‑3任一项所述的正极活性材料，其特征在于，所述含有活性物质的颗粒包括多种含有活性物质的颗粒的混合颗粒，其中，多种所述活性物质各自独立地包括所述锂镍锰基氧化物，所述锂镍锰基氧化物各自独立地满足化学式
Li
1+x
M
y
Ni
z
Mn2‑
y
‑
z
O4‑
q
Q
q
，
‑
0.3≤x≤0.3
，
0≤y≤0.3
，
0<z≤0.6
，
0≤q≤0.5
，
M
包括
Na、Fe、Si、Ti、P、S、Nb、Mo、Ru、Te、Ce、Ta
和
W
中的一种或多种，
Q
包括
F、Cl、Br
和
I
中的一种或多种，且多种所述含有活性物质的颗粒各自独立地包括所述多面体颗粒和所述球形颗粒中的一种
。6.
根据权利要求1‑3任一项所述的正极活性材料，其特征在于，所述球形颗粒的平均粒径
D1满足：1μ
m≤D1≤20
μ
m。7.
根据权利要求6所述的正极活性材料，其特征在于，所述球形颗粒的平均粒径
D1满足：5μ
m≤D1≤15
μ
m。8.
根据权利要求1‑3任一项所述的正极活性材料，其特征在于，所述多面体颗粒的平均粒径
D2满足：1μ
m≤D2≤15
μ
m。9.
根据权利要求8所述的正极活性材料，其特征在于，所述多面体颗粒的平均粒径
D2满足：3μ
m≤D2≤12
μ
m。10.
根据权利要求1‑3任一项所述的正极活性材料，其特征在于，所述球形颗粒的平均粒径
D1与所述多面体颗粒的平均粒径
D2之间满足：
0.3≤D1/D2≤2。11.
根据权利要求1‑3任一项所述的正极活性材料，其特征在于，所述多面体颗粒包括八面体颗粒和截角八面体颗粒中的至少一种
。12.
根据权利要求1‑3任一项所述的正极活性材料，其特征在于，满足如下条件中的至少一者：（1）所述颗粒的比表面积
S
满足：
0<S≤1.5m2/g
；（2）所述颗粒的体积平均粒径
Dv50
满足：2μ
m≤Dv50≤20
μ
m。13.
根据权利要求
12
所述的正极活性材料，其特征在于，满足如下条件中的至少一者：（1）所述颗粒的比表面积
S
满足：
0.5m2/g≤S≤1.3m2/g
；（2）所述颗粒的体积平均粒径
Dv50
满足：8μ
m≤Dv50≤15
μ
m。14.
根据权利要求1‑3任一项所述的正极活性材料，其特征在于，满足如下条件中的至
少一者：（1）所述正极活性材料在6吨压力下的压实密度为
P
，
P
满足：
3g/cm3≤P≤3.6g/cm3；（2）所述正极活性材料的振实密度为
ρ
s
，
ρ
s
满足：
1.7g/cm3≤
ρ
s≤2.3g/cm3。15.
一种制备正极活性材料的方法，其特征在于，包括：对包含锂源
、
镍源
、
锰源的混合物进行烧结处理，得到正极活性材料，其中，所述正极活性材料包括含有活性物质的颗粒，所述活性物质包括锂镍锰基氧化物，所述锂镍锰基氧化物满足化学式
Li
1+x
M
y
Ni
z
Mn2‑
y
‑
z
O4‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：林文忠，张振国，范敬鹏，王嗣慧，吴奇，柳娜，姚志杰，
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：