[發明專利]低鈷正極活性材料、其制備方法、電化學裝置和電子設備

在審

• 申請號: 202210602204.7
• 申請日: 2022-05-30
• 公開（公告）號: CN114759183A
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 莫方杰;朱呈嶺;楊元嬰;閆永思;李昊;楊文龍;孫化雨
• 申請（專利權）人: 遠景動力技術（江蘇）有限公司;遠景睿泰動力技術（上海）有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/525;H01M4/505;H01M4/485;H01M4/04;H01M4/1391;H01M10/0525;H01M4/62;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 劉二艷

本發明提供了一種低鈷正極活性材料、其制備方法、電化學裝置和電子設備，所述低鈷正極活性材料包括低鈷正極活性材料內核和包覆在其表面的包覆層，低鈷正極活性材料內核中包括鈦元素和鋁元素，包覆層中包括鈦化合物和鋁化合物；低鈷正極活性材料的XRD譜圖滿足：(003)晶面衍射峰的位置為18.40°至18.60°，衍射峰的半高寬為0.140°至0.160°，晶粒尺寸為至(104)晶面衍射峰的位置為44.28°至44.32°，衍射峰的半高寬為0.150°至0.190°。本發明的低鈷正極活性材料結晶度與流動性較佳，采用其制備得到的電化學裝置具有較高的充放電克容量、庫倫效率和循環容量保持率。

技術領域

本發明屬于電池技術領域，涉及一種低鈷正極活性材料、其制備方法、電化學裝置和電子設備。

背景技術

三元層狀材料LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂具有較高的理論比容量和反應平臺電壓，動力學性能優異，其在而高能量密度的動力電池體系中得到了廣泛的應用。現有技術中，三元材料常采用較低的鎳含量，以維持自身較好的安全性能；同時，三元材料中鈷的成本較高，且鈷在自然界中的含量逐漸減少。因此，低鈷三元材料逐漸興起，彌補了傳統三元材料安全性能略差、成本較高的不足。

三元材料中，鎳的含量對材料的整體容量有著至關重要的作用，降低鎳的含量會導致材料能量密度的降低，而鈷的含量會影響材料整體的導電性，降低鈷的含量會提高鋰離子在晶格中的擴散勢壘，進而影響材料的反應動力學。因此，提高低鈷三元材料的容量和循環性能有著重要的研究意義。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種低鈷正極活性材料、其制備方法、電化學裝置和電子設備。本發明通過選取特定的包覆材料，并調控低鈷正極活性材料的XRD譜圖中各特征參數，得到結晶度與流動性最佳的低鈷正極活性材料，進而提高了制備得到的電化學裝置的充放電克容量、庫倫效率和循環容量保持率。

本發明中“低鈷”指在鎳鈷錳三元材料中，鈷的物質的量不超過鎳鈷錳總物質的量的13％。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供了一種低鈷正極活性材料，所述低鈷正極活性材料包括低鈷正極活性材料內核和包覆在所述低鈷正極活性材料內核表面的包覆層，所述低鈷正極活性材料內核中包括鈦元素和鋁元素，所述包覆層中包括鈦化合物和鋁化合物，所述低鈷正極活性材料的XRD譜圖滿足：

所述XRD譜圖中(003)晶面衍射峰的位置為18.40°至18.60°，(003)晶面衍射峰的半高寬為0.140°至0.160°，(003)晶面的晶粒尺寸為至(104)晶面衍射峰的位置為44.28°至44.32°，(104)晶面衍射峰的半高寬為0.150°至0.190°。

本發明中，所述低鈷正極活性材料的XRD譜圖中(003)晶面衍射峰的位置為18.40°至18.60°，例如可以是18.40°、18.42°、18.44°、18.46°、18.48°、18.50°、18.52°、18.54°、18.56°、18.58°或18.60°等；(003)晶面衍射峰的半高寬為0.140°至0.160°，例如可以是0.140°、0.142°、0.144°、0.146°、0.148°、0.150°、0.152°、0.154°、0.156°、0.158°或0.160°等；(003)晶面的晶粒尺寸為至例如可以是或等，(003)晶面的晶粒尺寸指對(003)晶面對應峰值擬合得到的晶粒尺寸；(104)晶面衍射峰的位置為44.28°至44.32°，例如可以是44.28°、44.29°、44.30°、44.31°或44.32°等；(104)晶面衍射峰的半高寬為0.150°至0.190°，例如可以是0.150°、0.155°、0.160°、0.165°、0.170°、0.175°、0.180°、0.185°或0.190°等。