[發明專利]正極材料、電化學裝置和電子裝置

在審

• 申請號: 202011460086.8
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN114628645A
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 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;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 北京天達共和律師事務所 11798
• 代理人: 關剛

本申請提供一種正極材料、電化學裝置和電子裝置，本申請在一些實施例中提出一種正極材料，正極材料為P6₃mc晶相結構的顆粒；正極材料的粒度分布頻率曲線圖上包含第一峰和第二峰。本申請中的正極材料具有穩定的晶體結構，采用該正極材料的電化學裝置能夠在高電壓下保持較高的容量和良好的循環性能。

技術領域

本申請涉及電化學技術領域，尤其涉及一種正極材料、電化學裝置和電子裝置。

背景技術

隨著電化學裝置(例如，鋰離子電池)的發展和進步，對其容量提出了越來越高的要求。為了提高電化學裝置的容量，一個重要的途徑是提高電化學裝置的電壓，然而電化學裝置的正極材料在高電壓下晶體結構不穩定，容量快速衰減，循環性能大幅降低。

目前，電化學裝置(例如，鋰離子電池)中廣泛使用的鈷酸鋰正極材料為R-3m晶相結構，其理論容量為273.8mAh/g，其具有良好的循環性能和安全性能，在正極材料市場占有重要地位。為了獲得更高的比能量，鈷酸鋰材料正在朝著高電壓的方向發展，目前鈷酸鋰材料在充電電壓為4.5V時，容量也僅僅達到190mA/g，人們嘗試通過從鈷酸鋰材料的晶體結構中脫出更多的鋰離子從而提高鈷酸鋰材料的容量，但隨著電壓的進一步升高，鋰離子從鈷酸鋰的晶體結構中脫出將導致一系列不可逆的相變，使得鈷酸鋰材料的循環性能和存儲性能大大降低，并且在高電壓下界面副反應增加，鈷金屬溶出嚴重，電解液分解增加，鈷酸鋰材料的容量衰減十分嚴重。

發明內容

本申請提供一種正極材料、電化學裝置和電子裝置，本申請中的正極材料具有穩定的晶體結構，采用該正極材料的電化學裝置能夠在高電壓下保持較高的容量和良好的循環性能。

本申請在一些實施例中提出一種正極材料，

正極材料為具有P6₃mc晶相結構的顆粒；正極材料的粒度分布頻率曲線圖上包含第一峰和第二峰。

在一些實施例中，第一峰所表示的顆粒的粒徑小于第二峰所表示的顆粒的粒徑，第一峰的峰面積為S1，第二的峰面積為S2，0S1/S21。

在一些實施例中，第一顆粒與第二顆粒的化學組成不同；第一顆粒包括：Li_xNa_zCo_1-y1M¹_y1O₂，其中，0.6x0.95，0≤y10.15，0≤z0.05，M¹包括Al、Mg、Ti、Zr、La、Ca、Ge、Nb、Sn或Y中的至少一種；第二顆粒包括：Li_xNa_zCo_1-y2M²_y2O₂，其中，0.6x0.95，0≤y20.15，0≤z0.05，M²包括Ni、Mn、Zn或Fe中的至少一種；所述第一顆粒的平均粒徑為3μm至12μm，所述第二顆粒的平均粒徑為15μm至30μm。

在一些實施例中，正極材料的顆粒內部具有孔洞和裂縫；和/或，正極材料的比表面積為0.1m²/g至2m²/g。

本申請一些實施例中提出的一種正極材料，正極材料為具有P6₃mc晶相結構的顆粒；所述正極材料的粒度分布頻率曲線圖上包含第一峰和第二峰，正極材料包括：Li_xNa_zCo_1-yM_yO₂，其中，0.6x0.95，0≤y0.15，0≤z0.05，M包括：Al、Mg、Ti、Mn、Fe、Ni、Zn、Cu、Nb、Cr、Y或Zr中的至少一種，具有P6₃mc晶相結構的顆粒的平均粒徑為3μm至30μm。

在一些實施例中，正極材料的顆粒內部具有孔洞和裂縫；和/或，正極材料的比表面積為0.1m²/g至2m²/g。