[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，一次颗粒包括层状含镍的锂复合氧化物，含镍的锂复合氧化物包括掺杂元素；以及正极活性材料以0.1C倍率由11％脱锂态充电至78％脱锂态时，一次颗粒的晶格在a轴方向的最大收缩变化率Δa_max≤3.00％、在c轴方向的最大膨胀变化率Δc_max≤3.02％。采用本发明提供的正极活性材料和正极极片，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。

含镍的锂复合氧化物具有较高的理论容量，采用含镍的锂复合氧化物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，旨在提高用含镍的锂复合氧化物作为正极活性材料的锂离子二次电池的高温循环性能。

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，一次颗粒包括层状含镍的锂复合氧化物，含镍的锂复合氧化物包括掺杂元素；以及正极活性材料以0.1C倍率由11％脱锂态充电至78％脱锂态时，一次颗粒的晶格在a轴方向的最大收缩变化率Δa_max≤3.00％、在c轴方向的最大膨胀变化率Δc_max≤3.02％。

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，一次颗粒包括层状含镍的锂复合氧化物，含镍的锂复合氧化物具有较高的充放电电压和比容量特性，采用该正极活性材料的锂离子二次电池能够表现出较高的容量性能和能量密度。同时，含镍的锂复合氧化物还包括掺杂元素，且在脱锂过程中，一次颗粒的晶格沿a轴方向的收缩变化率及沿c轴方向的膨胀变化率均较小，这提高了二次颗粒的结构稳定性，有效防止在高温循环过程中一次颗粒与一次颗粒之间出现缝隙，二次颗粒不易破裂，从而使得锂离子二次电池的高温循环性能得到显著提升。

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的正极活性材料循环前后的扫描电子显微镜(scanning electronmicroscope，SEM)图像。

图2为对比例1的正极活性材料循环前后的SEM图像。

图3为实施例1～25及对比例1～3中二次颗粒中任意一点处掺杂元素的质量浓度偏差测试的取点位置示意图。

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。