[發明專利]正極活性物質、正極和包括該正極的鋰離子電池及其制造方法

在審

• 申請號: 202011368830.1
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112531157A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 趙小康;李文武;陳懷勝
• 申請（專利權）人: 桑頓新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M4/131;H01M10/058;H01M10/0525;C01G53/00;C01F7/02;C30B29/52
• 代理公司: 長沙楚為知識產權代理事務所(普通合伙) 43217
• 代理人: 陶祥琲

本發明提供一種正極活性物質、正極和包括該正極的鋰離子電池及其制造方法，所述正極活性物質包括：高鎳鎳鈷錳三元正極材料和包覆在所述高鎳鎳鈷錳三元正極材料的金屬氧化物，其中，所述高鎳鎳鈷錳三元正極材料由單晶顆粒形成，所述單晶顆粒的粒徑為3?5μm，金屬氧化物的包覆量為0.1?0.3％。本發明提供的正極活性物質，采用了小粒徑的單晶高鎳NCM三元材料，用于提高含有該正極活性物質的鋰離子電池的容量和能量密度；而且，還在高鎳NCM三元材料的表面包覆適量的金屬氧化物，在保證鋰離子電池的容量和能量密度的同時，還能夠提高鋰離子電池的循環性能和安全性能。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種正極活性物質、正極和包括該正極的鋰離子電池及其制造方法。

背景技術

鋰離子電池由于具有高能量密度、循環壽命長、潔凈無污染等優點，使其成為最受青睞的新能源之一。隨著對鋰離子電池的使用更加頻繁，其能量密度、循環壽命、安全等性能逐漸無法滿足需求。正極活性物質作為鋰離子電池中關鍵部件，對電池的能量密度、循環性能及安全等性能起著決定性的作用。因此，研究和開發具有高能量密度及循環性能好、安全性能高等性能的正極活性物質已成為鋰離子電池行業的主要研究方向之一。

傳統的鋰離子電池中，其正極材料通常采用鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰等，但由于其材料本身的理論克容量較低，已無法滿足高能量密度的要求。目前，高鎳含量的鎳鈷錳(NCM)三元正極材料是重點研究和應用的正極活性物質之一。

然而，現有的高鎳NCM三元正極材料在實際應用過程中仍然存在容量及能量密度低，循環性能和安全性能較差的問題。

因此，急需研發一種在兼顧容量和能量密度的同時，還能夠提高電池的循環和安全性能的正極活性物質。

發明內容

鑒于上述問題，本發明的目的就是提供一種正極活性物質、正極和包括該正極的鋰離子電池及其制造方法，該正極活性物質采用小粒徑的單晶高鎳鎳鈷錳三元材料，使含有該正極活性物質的鋰離子電池具有較高的容量和能量密度。同時，單晶高鎳鎳鈷錳三元材料的表面上包覆有金屬氧化物，進而可以提高鋰離子電池的循環性能和安全性能。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

第一個方面，本發明提供了一種正極活性物質，包括：

高鎳鎳鈷錳三元正極材料，所述高鎳鎳鈷錳三元正極材料由單晶顆粒形成，其中，所述單晶顆粒的粒徑為3-5μm；

金屬氧化物，包覆在所述高鎳鎳鈷錳三元正極材料的表面上，且包覆量為0.1-0.3％。

在本發明的一些實施方案中，所述正極活性物質的比表面積為0.5-0.7m²/g。

在本發明的一些實施方案中，所述高鎳鎳鈷錳三元正極材料采用NCM811。

在本發明的一些實施方案中，所述金屬氧化物選自氧化鋁。

第二個方面，本發明進一步的提供了一種鋰離子電池正極，包括：

正極集流體；

正極材料層，設置在所述正極集流體的表面上，所述正極材料層主要由第一導電劑、第一粘結劑和上述任一實施方案中所述的正極活性物質構成。

在本發明的一些實施方案中，所述正極活性活性物質、第一導電劑和第一粘結劑的質量比為(97-98):(0.8-1.5):(1.2-1.5)。

第三個方面，本發明更進一步的提供了一種鋰離子電池，包括：

正極，所述正極為上述任一實施方案中所述的正極；