[发明专利]正极及电化学装置

说明书

本申请涉及一种正极及电化学装置。所述正极包括：正极集流体；以及设置于所述正极集流体表面的正极活性物质层，其中所述正极活性物质层包含第一颗粒和第二颗粒，所述第一颗粒包括由第三颗粒组成的二次颗粒，所述第三颗粒为一次颗粒，所述第一颗粒的平均粒径为5μm‑20μm，所述第三颗粒的平均粒径为200nm‑700nm，所述第二颗粒包括第四颗粒和/或由第四颗粒组成的二次颗粒，所述第四颗粒为一次颗粒，所述第二颗粒的平均粒径为3μm‑5μm，所述第四颗粒的平均粒径为800nm‑5μm，所述第一颗粒包含在靠近所述正极集流体的区域中，所述第二颗粒包含在远离所述正极集流体的区域中。该正极能够显著提高电化学装置的倍率性能、循环性能和安全性能。

技术领域

本申请涉及储能领域，具体涉及一种正极及电化学装置。

背景技术

随着电动工具市场的发展，对适用于电动工具市场的电化学装置(例如，锂离子电池)的要求也越来越高，尤其是需要锂离子电池具备低成本、高能量密度、长循环寿命、高功率密度等性能。

发明内容

目前移动电子装置使用的锂离子电池大多采用钴酸锂作为正极材料。然而，钴元素是一种高毒、高成本且资源有限的元素，因此开发低钴正极材料是必然趋势。高镍正极材料因更低的钴含量，尤其是比钴酸锂更高的实际比容量而受到广泛的关注。然而，高镍正极材料堆积密度大，且在高的压实密度下颗粒容易破碎、容易产气，限制了其在高能量密度电池中的应用。

现有技术对含镍正极材料的改进主要针对小倍率(＜4C)循环性能，且更多关注的是含镍正极材料的安全问题。例如，通过对前驱体进行级配或梯度壳层处理，或者直接对正极材料二次颗粒进行掺杂包覆，来改善正极材料的压实密度，提高体积能量密度，从而改善由其制备的锂离子电池的倍率及循环性能。然而，经过上述方法改进的正极材料不适用于高功率型(例如4C以上充放电)锂离子电池。

为克服上述缺陷，本申请提供了一种既能实现高压实密度，又能减缓正极产气，从而实现高倍率、长循环性能的锂离子电池。

根据本申请的第一方面，本申请提供一种正极，其包括：正极集流体；以及设置于所述正极集流体表面的正极活性物质层，其中所述正极活性物质层包含第一颗粒和第二颗粒，所述第一颗粒包括由第三颗粒组成的二次颗粒，所述第三颗粒为一次颗粒，所述第一颗粒的平均粒径为5μm-20μm，所述第三颗粒的平均粒径为200nm-700nm，所述第二颗粒包括第四颗粒和/或由第四颗粒组成的二次颗粒，所述第四颗粒为一次颗粒，所述第二颗粒的平均粒径为3μm-5μm，所述第四颗粒的平均粒径为800nm-5μm，所述第一颗粒包含在靠近所述正极集流体的区域中，所述第二颗粒包含在远离所述正极集流体的区域中。

在一些实施例中，所述正极活性物质层包含第一层和第二层，所述第一层包含所述第一颗粒，且所述第二层包含所述第二颗粒。

在一些实施例中，在所述正极活性物质层的厚度方向，所述第二颗粒的数量由远离所述正极集流体的区域向靠近所述正极集流体的区域减少，所述第一颗粒的数量由远离所述正极集流体的区域向靠近所述正极集流体的区域增加。

在一些实施例中，其中所述第一颗粒包括由150个至2000个第三颗粒组成的二次颗粒，所述第二颗粒包括由2个至100个第四颗粒组成的二次颗粒。

在一些实施例中，所述第二层与所述第一层的厚度比为约1：10至约1：1。

在一些实施例中，所述正极活性物质层还包括导电剂，所述导电剂在靠近所述正极集流体的区域中的含量小于远离所述正极集流体的区域中的含量。

在一些实施例中，所述第一颗粒的比表面积为约0.10m²/g至约1.50m²/g，所述第二颗粒的比表面积为约0.30m²/g至约2.50m²/g，且所述第二颗粒与所述第一颗粒的比表面积的比值为约1:1至约5:1。