[發明專利]混合正極材料、正極極片及其制作方法、電池

在審

• 申請號: 202010820196.4
• 申請日: 2020-08-14
• 公開（公告）號: CN114079046A
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 陳娜;田業成;陳三志;郝嶸;潘儀
• 申請（專利權）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/485;H01M4/58;H01M4/131;H01M4/1391;H01M10/0525
• 代理公司: 北京市磐華律師事務所 11336
• 代理人: 高偉

本發明公開了一種混合正極材料、正極極片及其制作方法、電池，該混合正極材料包括：三元材料和相變材料，所述相變材料在所述三元材料的充放電區間存在相變平臺，所述三元材料為單晶結構，所述相變材料為單晶結構或者團聚體結構；所述三元材料與所述相變材料的質量分數比為70:30?99.8:0.2；所述三元材料的納米硬度為0.001?5Gpa，所述相變材料的納米硬度為0.01?10GPa。根據本發明實施例可以提高電池的循環性能，降低材料在老化過程中的阻抗增加，提高電池的安全性。

技術領域

本發明涉及電池技術領域，具體而言涉及一種混合正極材料、正極極片及其制作方法、電池。

背景技術

三元材料由于具有高的能量密度，被大量應用于電動汽車電池的正極材料，同時隨著電動汽車對能量密度要求的不斷提高，所使用的三元材料也由LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂向LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂轉變、甚至許多三元材料企業已經開始開發LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂、LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂、LiNiO₂、NCA等高鎳材料。

然而，三元高鎳材料存在常溫循環性能差、循環后DCIR(特定載荷量和放電電流下的直流電阻)增加、循環后產氣嚴重以及安全性能差等的問題。為了解決三元高鎳材料的以上問題，目前的技術方案是利用包覆、摻雜以及燒結工藝的優化來盡可能的提高材料的結構穩定性，減緩材料在長期循環過程中的相變造成的容量衰減，提高材料的安全性。這種技術方案不能在本質上解決材料在固定的充放電區間內的相變變化，只是從材料方面提高其結構穩定性。

發明內容

為了解決上述問題中的至少一個而提出了本發明。具體地，本發明一方面提供一種混合正極材料，其包括：

三元材料和相變材料，所述相變材料在所述三元材料的充放電區間存在相變平臺，所述三元材料為單晶結構，所述相變材料為單晶結構或者團聚體結構；

所述三元材料與所述相變材料的質量分數比為70:30-99.8:0.2；

所述三元材料的納米硬度為0.001-5Gpa，所述相變材料的納米硬度為0.01-10Gpa；

所述三元材料的D50為3.0-6.0μm，所述相變材料的一次顆粒D50為10-50nm。

在本發明一實施例中，所述三元材料的納米硬度為0.2-1.4GPa，所述相變材料的納米硬度為1.5-3.5GPa。

在本發明一實施例中，所述三元材料的振實密度為2.0-2.8g/cm³，所述相變材料的振實密度為0.8-1.5g/cm³。

在本發明一實施例中，所述三元材料的D50在3.5-5.0μm，所述相變材料的一次顆粒的粒徑D50在20-40nm。

在本發明一實施例中，所述三元材料的化學式為LiNi_xCo_yM_z，其中x+y+z＝1，M包括Mn、Al、Zr、Ti、Y、Sr或W。

在本發明一實施例中，所述三元材料包括鎳鈷錳三元材料或鎳鈷鋁三元材料。

在本發明一實施例中，所述相變材料為橄欖石結構，所述相變材料的化學式為LiA_xB_yPO₄，其中x+y＝1，A包括Fe、Co、Mn、Ni、Cr或V，B包括Fe、Co、Mn、Ni、Cr或V。