[发明专利]三元正极材料、正极极片及制备方法、应用

说明书

本申请涉及一种三元正极材料、正极极片及制备方法、应用，所述三元正极材料包括多晶三元材料和/或单晶三元材料；所述多晶三元材料具有多晶结构；所述单晶三元材料具有单晶结构或类单晶结构。本申请将三元单晶材料与高镍材料混合，特别当两者满足一定的质量比混合时，可以有效改善高镍材料的产气问题。这是由于多晶材料表面杂锂含量较高，混合入一定比例的单晶材料后，总体杂锂含量降低，有效降低产气源，同时利用大小颗粒级配，可以显著提升极片的压实密度，在电芯设计上可以最大可能的放大电芯内部的残空间，使电芯产气可以迅速转移，降低产气的气压，从而降低产气气压对电芯的影响，延长电芯的使用寿命。

本申请是针对申请日为2018年02月13日、申请号201810150341.5，发明名称为“一种二次电池”的申请提出的分案申请。

技术领域

本申请涉及二次电池领域，具体讲，涉及一种三元正极材料、正极极片及制备方法、应用。

背景技术

随着电动汽车在全球范围内的普及，电动汽车对续航里程的要求也越来越高，相应要求提高动力电池的能量密度。面对这些需求，层状三元正极材料NCM(Li(Ni_xMn_yCo_z)O₂，其中x+y+z＝1)应运而生。与LCO正极材料相比，NCM材料中引入了Mn和Ni元素，其中的Mn元素不具备化学活性，但能提高材料的安全性和稳定性，同时还可降低材料成本。Ni元素可以提高材料活性，提高材料的克容量。但三元材料在充放电过程中，极片厚度会发生变化，且单晶三元材料的极片厚度膨胀率明显高于多晶材料。在二次电池，特别是锂离子动力电池应用的后期，由于正极极片在循环过程中的极片厚度膨胀，会导致循环跳水，表现为电芯的循环寿命明显降低。

在高容量电池体系中，由于三元正极材料具有高克容量，为了充分发挥电池的容量特性，需要相应地提高负极克容量。但是，克容量较高的石墨通常具有较小的层间距和较高的石墨化度。当负极极片采用克容量较高的石墨时，会使负极极片的抗压性变差。对于三元正极材料体系，尤其是含有单晶材料或者高镍多晶的阴极体系或混合阴极体系，正极极片的膨胀较为明显，导致电芯的循环膨胀力呈线性增长，对负极极片产生挤压。随着锂离子在负极的嵌入与脱出持续进行，正极和负极的挤压力同时增长，导致电解液从正负极片之间挤出，负极动力学降低，从而降低电芯的析锂窗口，进而引发循环急剧衰减、跳水。

鉴于此，特提出本申请。

发明内容

本申请的目的在于提供一种三元正极材料、正极极片及制备方法、应用。

为实现上述目的，本申请的技术方案如下：

本申请第一方面提供了一种三元正极材料，所述三元正极材料包括多晶三元材料和/或单晶三元材料；所述多晶三元材料具有多晶结构；所述单晶三元材料具有单晶结构或类单晶结构。

在任意实施方式中，所述三元正极材料的化学式为Li_aNi_xCo_yM_zO_2-bN_b，其中0.95≤a≤1.2，x＞0，y≥0，z≥0，且x+y+z＝1，0≤b≤1，M选自Mn、Al、Cr、Cd、Ti、Mg、Ag中的一种或几种，N选自F、P、S中的一种或几种。

在任意实施方式中，所述多晶三元材料的化学式为Li_a1(Ni_x1Co_y1Mn_z1)O_2-b1N_b1，其中0.95≤a1≤1.2，0.5＜x1＜1，0＜y1＜1，x1+y1+z1＝1，0≤b1≤1，N_b1选自F、P、S中的一种或几种。