[发明专利]正极材料及使用其的电化学装置和电子装置

说明书

本申请涉及一种正极材料及使用其的电化学装置和电子装置。具体而言，本申请提供一种正极材料，其中所述正极材料具有层状结构，所述层状结构包括含原子簇的条带状结构。本申请的正极材料有助于改善电化学装置在高电压工作条件下的循环性能和存储性能。

技术领域

本申请涉及储能领域，具体涉及一种正极材料及使用其的电化学装置和电子装置。

背景技术

电化学装置(例如，锂离子电池)由于具有高能量密度、长循环寿命及无记忆效应等优点而被广泛应用于穿戴设备、智能手机、无人机、电动汽车及大型储能等设备等领域，已成为当今世界最具发展潜力的新型绿色化学电源。

在高电压工作条件下，锂离子电池的正极表面易产生副产物，从而影响锂离子电池的循环性能。采用传统的氧化物或氟化物包覆正极表面会减少电极液与正极材料的接触并阻碍锂离子的通过，由此对锂离子电池的性能产生不良影响。

有鉴于此，确有必要提供一种改进的正极材料。

发明内容

本申请通过提供一种具有层状结构的正极材料以试图在至少某种程度上解决至少一种存在于相关领域中的问题。

根据本申请的一个方面，本申请提供了一种正极材料，其中所述正极材料具有层状结构，所述层状结构包括含原子簇的条带状结构。

根据本申请的实施例，所述层状结构中相邻两层之间包含元素M1，所述元素M1选自Y和Ca中的至少一种，并且所述层状结构包含元素M2，所述元素M2选自La、Ho、Zr、Sc、W、Ce、Mo、Nb、Hf、Zn或Ti中的至少两种。

根据本申请的实施例，所述条带状结构中相邻两层之间包含元素M1。

根据本申请的实施例，所述原子簇包括所述元素M2。

根据本申请的实施例，相邻两个条带状结构之间的间距为0.5nm至0.75nm，所述条带状结构的总厚度与各条带状结构之间的间距之和不大于10nm。

在一些实施例中，相邻两层条带状结构之间的间距为0.55nm至0.7nm。在一些实施例中，相邻两层条带状结构之间的间距为约0.55nm、约0.60nm、约0.65nm、约0.70nm或这些数值中任意两者组成的范围。

在一些实施例中，所述条带状结构的总厚度与各条带状结构之间的间距之和不大于8nm。在一些实施例中，所述条带状结构的总厚度与各条带状结构之间的间距之和不大于5nm。在一些实施例中，所述条带状结构的总厚度与各条带状结构之间的间距之和为约3nm、约4nm、约5nm、约6nm、约7nm、约8nm、约9nm、约10nm或这些数值中任意两者组成的范围。

根据本申请的实施例，基于所述正极材料的总重量，所述元素M1的含量在0.08wt％至0.5wt％的范围内，所述元素M2的含量在0.04wt％至0.5wt％的范围内。

在一些实施例中，基于所述正极材料的总重量，所述元素M1的含量在约0.1wt％至约0.5wt％的范围内。在一些实施例中，基于所述正极材料的总重量，所述元素M1的含量为约0.08wt％、约0.10wt％、约0.12wt％、约0.15wt％、约0.18wt％、约0.2wt％、约0.25wt％、约0.3wt％、约0.35wt％、约0.4wt％或这些数值中任意两者组成的范围。

在一些实施例中，基于所述正极材料的总重量，所述元素M2各自的含量在0.05wt％至0.10wt％的范围内。在一些实施例中，基于所述正极材料的总重量，所述元素M2各自的含量在0.06wt％至0.08wt％的范围内。在一些实施例中，基于所述正极材料的总重量，所述元素M2的含量为约0.04wt％、约0.05wt％、约0.08wt％、约0.10wt％、约0.12wt％、约0.14wt％、约0.2wt％、约0.25wt％、约0.3wt％、约0.35wt％或这些数值中任意两者组成的范围。