[發明專利]一種正極活性材料及包含其的電化學裝置

有效

• 申請號: 202010511491.1
• 申請日: 2020-06-08
• 公開（公告）號: CN113839012B
• 公開（公告）日: 2023-01-20
• 發明（設計）人: 吳霞
• 申請（專利權）人: 寧德新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 蕭輔寬

本申請涉及一種正極活性材料及包含其的電化學裝置。該正極活性材料包含具有P6₃mc結構的化合物，其中，在所述正極活性材料的XRD圖譜中，所述具有P6₃mc結構的化合物的(002)晶面位于17.5°?19°之間，其半高寬在0.05?0.1之間。所述正極活性材料在4.8V高電壓下具有可觀的放電容量，較好的結構可逆性和循環穩定性。

技術領域

本申請涉及儲能領域，且更具體來說涉及一種正極活性材料及包含該正極 活性材料的電化學裝置，特別是鋰離子電池。

背景技術

隨著電子類的產品如筆記本電腦，手機，掌上游戲機，平板電腦等的普 及，大家對其電池的要求也越來越嚴格。在眾多電池中，鋰離子電池因其具有 儲能密度高、功率密度大、安全性好、環境友好、壽命長、自放電率低及溫度 適應范圍寬等優點而被廣泛的應用于便攜式電子產品、電動交通、國防航空、 能源儲備等領域。正極材料作為鋰離子電池的重要組成部分對其性能有著顯著 的影響，因而對正極材料的不斷優化和改進也就顯得尤為重要。隨著電子產品 的更新換代，追求高能量密度和高功率密度成為鋰離子電池正極材料的發展趨 勢。作為最早商業化的鋰離子正極材料，鈷酸鋰已經得到了廣泛而深入研究， 在可逆性、放電容量、充電效率和電壓穩定性等方面綜合性能最好，是目前鋰 離子電池中應用量最大的正極材料。經過幾十年的發展，鈷酸鋰結構特性和電 化學性能也都得到充分的研究，合成工藝及工業化生產也已相當成熟。其憑借 較高的放電電壓平臺和較高的能量密度，一直在消費類鋰離子電池正極材料中 占據主導地位。

目前在3C領域商業化用最多的LiCoO₂正極材料為O3相結構，理論容量 為273.8mAh/g，其具有良好的循環及安全性能，高的壓實密度且制備工藝簡 單。自1991年Sony公司實現商業化以來，LiCoO₂正極材料在鋰離子電池材料 市場一直占據著主要地位。為了獲取更高比容量，LiCoO₂正朝著高電壓 (4.6Vvs.Li/Li⁺)方向發展。LiCoO₂充電到4.5V，容量也僅能達到190 mAh/g。人們試圖通過從晶體結構中脫出更多的Li⁺來實現更高的比容量，但隨 著電壓進一步升高，Li⁺大量脫出，晶體結構將發生一系列不可逆的相變(O3 到H1-3，H1-3到O1)，使得材料循環性能和安全性能大大降低。加之，高電壓 下界面副反應加劇，Co金屬溶出嚴重，而高電壓電解液技術難以配套，常規電 解液在高電壓下分解加速、失效加快，因而容量衰減十分嚴重。

因此，急需尋求一種具有高比容量、高電壓平臺、結構可逆性好且在高電 壓下界面穩定的鋰離子電池正極材料。

發明內容

本申請提供一種正極活性材料，其在4.8V高電壓下具有可觀的放電容量， 較好的結構可逆性和循環穩定性。

在一個實施例中，本申請提供了一種正極活性材料，其包含具有P6₃mc結 構的化合物，其中，在所述正極活性材料的XRD圖譜中，所述具有P6₃mc結 構的化合物的(002)晶面位于17.5°-19°之間，其半峰寬在0.05-0.1之間。

在一些實施例中，在所述正極活性材料的DSC圖譜中，所述具有P6₃mc結 構的化合物在250℃-400℃之間存在一個放熱峰，所述放熱峰的半峰寬在15℃- 40℃之間。