[發(fā)明專利]正極活性材料、電化學裝置以及電子裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011439474.8
• 申請日: 2020-12-07
• 公開（公告）號: CN112599734B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳鵬偉
• 申請（專利權(quán)）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;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 北京匯思誠業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11444
• 代理人: 肖麗

本申請屬于電池技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種正極活性材料以及包括該正極活性材料的正極、電化學裝置和電子裝置，其中，正極活性材料包括鋰過渡金屬復合氧化物以及覆蓋在鋰過渡金屬復合氧化物至少部分表面的包覆層，包覆層包括式1——Li_3±m(xù)La_aZr_bTi_cM_xO_d所示的包覆材料，M包括Ta、Al、Sc、V、Y、Nb、Hf、Ga、Mg、Ge中的至少一種，0≤m≤0.1，0.4≤a≤0.6，0.5≤b+c≤2.0，0c≤0.3，0≤x≤0.01，3≤d≤6。本申請通過在鋰過渡金屬復合氧化物表面包覆一層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的、電阻惰性的、具有快離子導體結(jié)構(gòu)的復合金屬氧化物，可以明顯改善離子阻抗，同時提高顆粒間的離子電導率和擴散系數(shù)，減少電池反應(yīng)出現(xiàn)的極化問題，且可以在一定程度上緩解與電解液的副反應(yīng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種正極活性材料，包括該正極活性材料的電化學裝置和電子裝置。

背景技術(shù)

正極活性材料作為鋰離子電池的重要組成部分，對鋰離子電池的性能有著顯著的影響，因而對正極活性材料的不斷優(yōu)化和改進就顯得尤為重要。隨著電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代，高能量密度成為了鋰離子電池正極材料的發(fā)展趨勢。作為最早商業(yè)化的鋰離子正極材料，鈷酸鋰已經(jīng)得到了廣泛而深入研究和應(yīng)用。鈷酸鋰在可逆性、放電容量、充電效率和電壓穩(wěn)定性等方面綜合性能最好，是目前鋰離子電池中應(yīng)用量最大的正極材料。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，鈷酸鋰結(jié)構(gòu)特性和電化學性能也都得到充分的研究，合成工藝及工業(yè)化生產(chǎn)也已相當成熟。憑借較高的放電電壓平臺和較高的能量密度，鈷酸鋰一直在消費類鋰離子電池正極材料中占據(jù)主導地位。含有鈷酸鋰正極材料的鋰離子電池也存在一些明顯的缺點，例如，高電壓下高溫循環(huán)較差，極化較大，影響動力學性能；另外，鈷酸鋰在高溫下容易與電解液之間的副反應(yīng)加劇，這一系列問題都限制了高電壓下鈷酸鋰的應(yīng)用。

目前改善鈷酸鋰的主要是金屬元素摻雜和金屬氧化物包覆。金屬元素摻雜的目的主要是改善體相結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，而金屬氧化物包覆的目的主要則是改善界面，修飾界面缺陷，同時緩解界面處發(fā)生的副反應(yīng)。

目前，現(xiàn)有技術(shù)面臨的困境主要是高電壓下傳統(tǒng)的改性方法對正極活性材料的改善程度降低，而技術(shù)改性對正極活性材料的惡化，包括極化、界面不穩(wěn)定性等問題。更加明顯的是，改性技術(shù)的性價比逐漸降低。

因此，需要開發(fā)出能量密度更高和電化學性質(zhì)更加穩(wěn)定的正極活性材料，以進一步改善鋰離子電池的性能。

發(fā)明內(nèi)容

本申請的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種正極活性材料，以提高二次電池的能量密度和二次電池在高電壓下的電化學性能。

本申請的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。

本申請的一方面提供一種正極活性材料，所述正極活性材料包括鋰過渡金屬復合氧化物以及覆蓋所述鋰過渡金屬復合氧化物至少部分表面的包覆層，所述包覆層包括式1所示的包覆材料：

Li_3±m(xù)La_aZr_bTi_cM_xO_d 式1

M包括Ta、Al、Sc、V、Y、Nb、Hf、Ga、Mg、Ge中的至少一種；

其中，0≤m≤0.1，0.4≤a≤0.6；0.5≤b+c≤2.0，0c≤0.3，0≤x≤0.01，3≤d≤6。