[發明專利]一種正極活性材料、正極極片、鋰離子電池及其應用

在審

• 申請號: 202211257216.7
• 申請日: 2022-10-13
• 公開（公告）號: CN115995531A
• 公開（公告）日: 2023-04-21
• 發明（設計）人: 胡燚;陳巍;歐陽云鵬;謝東
• 申請（專利權）人: 欣旺達電動汽車電池有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/131;H01M10/0525
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 廖慧敏

1.一種正極活性材料，其特征在于，包含鋰鎳鈷錳氧化物；所述正極活性材料包含元素M，所述元素M包括Zr、W、Y、Sr、Al、Ti、Mo、La、Nb、Ce、In、V、B、Cu、Cr、Ba、Mg、Na或Si元素中的至少一種；

所述正極活性材料在脫鋰百分比為9％至90％時，所述正極活性材料滿足如下關系：晶胞體積V的最大變化率ΔV_max≤7.2％；

其中，ΔV_max＝V_max-V_min，所述V的計算公式如下：

V＝abcsin120°，或者，V＝a²csin120°；

其中，a、b、c分別為所述正極活性材料六方晶系的晶胞邊長。

2.根據權利要求1所述的正極活性材料，其特征在于，所述正極活性材料在脫鋰百分比為9％至90％時，所述正極活性材料的晶胞邊長a的最大變化率Δa_max≤2.2％，所述晶胞邊長c的最大變化率Δc_max≤2.9％；

其中，Δa_max和Δc_max通過原位XRD法進行測試及計算得到。

3.根據權利要求1或2所述的正極活性材料，其特征在于，所述正極活性材料包含如Li_1+m[Ni_xCo_yMn_zM_p]O₂所示的鋰鎳鈷錳氧化物；

其中，-0.2≤m0.2，0.3≤x1，0y0.4，0z0.4，0≤p0.1，x+y+z+p＝1。

4.根據權利要求3所述的正極活性材料，其特征在于，單個所述元素M的質量濃度偏差η≤20％，其中，η＝(M_max-M_min)/M_mean；

其中，M_max為所述正極活性材料顆粒截面中任意15-25個區域的單個所述元素M質量分數的最大值，M_min為所述正極活性材料顆粒截面中所述任意15-25個區域的單個所述元素M質量分數的最小值，M_mean為所述正極活性材料截面中所述任意15-25個區域的單個所述元素M質量分數的平均值。

5.根據權利要求1-4任一項所述的正極活性材料，其特征在于，所述正極活性材料上有包覆層，所述包覆層包含元素Q，所述元素Q包括Al、Ti、W、B、F、Cl、P或N元素中的至少一種。

6.根據權利要求5所述的正極活性材料，其特征在于，所述元素M的質量百分含量p與所述元素Q的質量百分含量q滿足如下關系：p≥q，且0.1％≤(p+q)≤1.5％。

7.根據權利要求5所述的正極活性材料，其特征在于，所述正極活性材料在溫度T1≥150℃時開始發生層狀結構向尖晶石結構的相轉變；所述正極活性材料在溫度T2≥185℃時開始發生尖晶石結構向巖鹽結構的相轉變。

8.根據權利要求5所述的正極活性材料，其特征在于，所述正極活性材料的Dv50為2.5μm-16μm；

其中，Dv50為所述正極活性材料的體積累計分布百分數達到50％時對應的粒徑。

9.一種鋰離子電池，其特征在于，包括正極極片、負極極片、隔膜以及電解液，所述正極極片包括正極集流體和設置于所述正極集流體至少一個表面上的正極活性材料層，所述正極活性材料層包含權利要求1-8中任一項所述的正極活性材料。

10.根據權利要求9所述的鋰離子電池，其特征在于，所述正極極片的DSC起始溫度在180℃以上，放熱量小于1600J/g；

其中，所述DSC的測試條件為由室溫加熱至400℃，升溫速率為5℃/min，按樣品質量與電解液體積比例為1mg：0.55μL的比例添加測試電解液。