[发明专利]正极活性材料、正极极片及锂离子二次电池

说明书

本发明公开了一种正极活性材料、正极极片及锂离子二次电池，正极活性材料包括由一次颗粒聚集而成的二次颗粒，一次颗粒为锂过渡金属氧化物，锂过渡金属氧化物的过渡金属位包括镍及掺杂元素；以及一次颗粒的杨氏模量E为175GPa≤E≤220GPa。采用本发明提供的正极活性材料，能够使锂离子二次电池同时兼顾较高的能量密度及高温循环性能。

技术领域

本发明属于二次电池技术领域，尤其涉及一种正极活性材料、正极极片及锂离子二次电池。

背景技术

锂离子二次电池是一种充电电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作，是当前被广泛应用的清洁能源。正极活性材料作为锂离子二次电池的重要组成部分，为电池充放电过程提供在正负极往复移动的锂离子，因此正极活性材料对电池性能的发挥至关重要。

锂镍基正极活性材料具有较高的理论容量，采用锂镍基正极活性材料的锂离子二次电池可期望获得较高的能量密度，但是研究发现该种锂离子二次电池的高温循环性能较差。

发明内容

本发明实施例提供一种正极活性材料、正极极片及锂离子二次电池，旨在使锂离子二次电池同时兼顾较高的能量密度及高温循环性能。

本发明实施例第一方面提供一种正极活性材料，正极活性材料包括由一次颗粒聚集而成的二次颗粒，一次颗粒为锂过渡金属氧化物，锂过渡金属氧化物的过渡金属位包括镍及掺杂元素；以及一次颗粒的杨氏模量E为175GPa≤E≤220GPa。

本发明实施例第二方面提供一种正极极片，正极极片包括正极集流体以及设置于正极集流体上的正极活性物质层，正极活性物质层包括根据本发明第一方面的正极活性材料。

本发明实施例第三方面提供一种锂离子二次电池，锂离子二次电池包括根据本发明第二方面的正极极片。

相对于现有技术，本发明实施例至少具有以下有益效果：

本发明实施例提供的正极活性材料，其包括由一次颗粒聚集而成的二次颗粒，一次颗粒包括锂过渡金属氧化物，锂过渡金属氧化物的过渡金属位包括镍，表现出较高的充放电电压和比容量特性，使得锂离子二次电池具有较高的能量密度。锂过渡金属氧化物的过渡金属位还包括掺杂元素，通过过渡金属位掺杂改性使得一次颗粒的杨氏模量E为175GPa≤E≤220GPa。这提高了正极活性材料的抗变形能力，防止一次颗粒及二次颗粒在受压过程中发生破裂，同时使一次颗粒具有适当的韧性，有效防止一次颗粒在受到外界压力时发生脆性破裂，并且正极活性材料能够较好地适应锂离子的嵌入和脱出，从而提高正极活性材料的结构稳定性及高温循环稳定性，使锂离子二次电池的高温循环性能得到提升。采用本发明实施例提供的正极活性材料，能够使锂离子二次电池同时兼顾较高的能量密度及高温循环性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据附图获得其他的附图。

图1为实施例1的二次颗粒截面的掺杂元素分布图像，采用截面抛光仪(CrossSection Polisher，CP)制备截面，采用能谱仪(Energy Dispersive Spectroscopy，EDS)获得掺杂元素分布图像，其中亮点表示掺杂元素，掺杂元素在颗粒中均匀分布。

图2为实施例1～26及对比例1～2的二次颗粒中任意一点掺杂元素的质量浓度偏差测试位置示意图。

具体实施方式

为了使本发明的发明目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的实施例仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。