[發明專利]正極活性材料及其制備方法、正極極片、二次電池和電子設備

在審

• 申請號: 202211035114.0
• 申請日: 2022-08-26
• 公開（公告）號: CN115440981A
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 陳德賢;王慧敏;李琪;呂菲;徐寧
• 申請（專利權）人: 天津巴莫科技有限責任公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/131;H01M10/0525
• 代理公司: 北京華進京聯知識產權代理有限公司 11606
• 代理人: 王賽

1.一種正極活性材料，其特征在于，包括：

氟摻雜的三元正極材料基體；和

覆于所述氟摻雜的三元正極材料基體的至少部分表面的包覆結構，其中，所述包覆結構包括相對靠近所述氟摻雜的三元正極材料基體表面的富鋁內包覆層和相對遠離所述氟摻雜的三元正極材料基體表面的富鈦外包覆層。

2.根據權利要求1所述的正極活性材料，其特征在于，所述正極活性材料滿足如下條件(1)至(2)中的至少一個：

(1)所述氟摻雜的三元正極材料基體包括過渡區，所述過渡區分布于所述氟摻雜的三元正極材料基體的靠近所述包覆結構的淺表層，所述過渡區內包含AlF₃；

(2)所述包覆結構還包括過渡層，所述過渡層位于所述富鋁內包覆層和所述富鈦外包覆層之間，所述過渡層內分布有Li-Al-O-Ti固溶體結構。

3.根據權利要求1所述的正極活性材料，其特征在于，所述正極活性材料滿足如下條件(1)至(4)中的至少一個：

(1)所述正極活性材料的粒子的平均粒徑為3μm～15μm；

(2)所述氟摻雜的三元正極材料基體的粒子的平均粒徑為3μm～15μm；

(3)所述富鋁內包覆層的厚度為5nm～100nm；

(4)所述富鈦外包覆層的厚度為5nm～100nm。

4.根據權利要求1-3任一項所述的正極活性材料，其特征在于，所述正極活性材料滿足如下條件(1)至(3)中的至少一個：

(1)所述氟摻雜的三元正極材料基體的分子式為LiNi_xCo_yMn_1-x-yO_2-zF_z，其中，0.33≤x0.95，0.05y≤0.77，0＜z1；

(2)基于所述正極活性材料的總質量，所述富鋁內包覆層中鋁元素的質量百分含量為0.002％～20％；

(3)基于所述正極活性材料的總質量，所述富鈦外包覆層中鈦元素的質量百分含量為0.002％～20％。

5.一種正極活性材料的制備方法，其特征在于，包括：

提供含氟三元前驅體的溶膠；

對所述含氟三元前驅體的溶膠與鋰鹽進行混合處理，進行一次燒結處理，得到氟摻雜的三元正極材料基體；

對所述氟摻雜的三元正極材料基體與含MAX型化合物包覆劑混合處理后，進行二次燒結處理，以形成覆于所述氟摻雜的三元正極材料基體的至少部分表面的包覆結構，其中，所述包覆結構包括相對靠近所述氟摻雜的三元正極材料基體表面的富鋁內包覆層和相對遠離所述氟摻雜的三元正極材料基體表面的富鈦外包覆層。

6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，對所述含氟三元前驅體的溶膠與鋰鹽進行混合處理，進行一次燒結處理包括：

將所述含氟三元前驅體的溶膠與鋰鹽混合均勻后進行球磨處理，得到預摻雜料；

在300℃～1000℃、優選為350℃～950℃下，對所述預摻雜料進行10h～30h、優選為15h～25h的一次燒結處理。

7.根據權利要求5或6所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法滿足如下條件(1)至(3)中的至少一者：

(1)所述氟摻雜的三元正極材料基體的分子式為LiNi_xCo_yMn_1-x-yO_2-zF_z，其中，0.33≤x0.95，0.05y≤0.77，0z1；

(2)所述鋰鹽包括碳酸鋰、氫氧化鋰、硝酸鋰或醋酸鋰中的一種或多種；

(3)所述鋰鹽中的鋰元素與所述氟摻雜的三元正極材料基體中的所有過渡元素的摩爾比為(1.0～1.1):1。