[发明专利]正极材料及其制备方法、正极极片、二次电池、电池模块、电池包和用电装置

说明书

本申请提供了一种正极材料及其制备方法、正极极片、二次电池、电池模块、电池包和用电装置。该正极材料包括由多个正极活性材料的一次颗粒聚集而成的二次颗粒，其中，该一次颗粒表面包覆有包含C元素和Si元素的包覆层。本申请的正极材料中，一次颗粒表面包覆有上述包覆层，该包覆层不与电解液反应且具有良好的导电性，能够避免正极活性材料与电解液发生副反应、提高正极材料的导电性，从而能够有效提高二次电池的循环性能、延长二次电池的循环寿命。

技术领域

本申请涉及二次电池技术领域，尤其涉及一种正极材料及其制备方法、正极极片、二次电池、电池模块、电池包和用电装置。

背景技术

近年来，随着二次电池的应用范围越来越广泛，二次电池广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，以及电动工具、交通工具、军事装备、航空航天等多个领域。由于二次电池取得了极大的发展，因此对其能量密度、循环性能和安全性能等也提出了更高的要求。

但是，目前的正极活性材料在二次电池的循环过程中，容易与电解液发生副反应，导致活性物质的损失，从而导致二次电池的循环寿命缩短。因此，现有的正极材料仍有待改进。

发明内容

本申请是鉴于上述课题而进行的，其目的在于，提供一种能够使二次电池兼具高能量密度和长循环寿命的正极材料。

为了达到上述目的，本申请提供了一种正极材料及其制备方法、正极极片、二次电池、电池模块、电池包和用电装置。

本申请的第一方面提供了一种正极材料，包括由多个正极活性材料的一次颗粒聚集而成的二次颗粒，其中，该一次颗粒表面包覆有包含C元素和Si元素的包覆层，可选地，包覆层包含碳单质和SiO₂。

本申请提供的正极材料中，组成二次颗粒的一次颗粒表面包覆有含C元素和Si元素的包覆层，其中，Si元素能够避免正极活性材料与电解液接触而发生副反应，C元素能够提高包覆层的电子电导率，从而使正极材料具有较低的表面阻抗。由此，本申请的正极材料应用于二次电池，能够提高二次电池的循环性能，并使得二次电池具有较长的循环寿命。此外，本申请的正极材料是对一次颗粒进行表面包覆，即使二次颗粒在二次电池的充放电过程中沿一次颗粒晶界开裂，产生的新的表面仍然包覆有包含C元素和Si元素的包覆层，不会与电解液接触而发生副反应，保证了二次电池的循环性能。进一步地，包覆层中包含碳单质和SiO₂时，碳单质具有较高的电子电导率，能够使得正极材料具有更低的表面阻抗，SiO₂可避免正极活性材料中的过渡金属与电解液发生副反应，从而减少过渡金属溶出、避免正极材料转变为非活性的岩盐相，由此能够有效提高二次电池的循环性能、延长二次电池的循环寿命。

在本申请第一方面的任意实施方式中，上述二次颗粒具有多晶结构。

正极材料中包括具有多晶结构的二次颗粒，能够具有更高的理论克容量，应用于二次电池中，能够使二次电池具有更高的能量密度。

在本申请第一方面的任意实施方式中，正极活性材料选自三元正极材料、四元正极材料中的至少一者，可选地，正极活性材料包括NCM、NCA、NCMA中的至少一者，更可选地，正极活性材料包括式1所示的化合物，

Li(Ni_xCo_yMn_z)O₂ 式1

在式1中，0.5≤x＜1，0≤y≤0.5，0≤z≤0.5，且x+y+z=1。

正极活性材料选自上述合适的材料，能够使二次电池具有更高的能量密度、良好的循环性能和长循环寿命。

在本申请第一方面的任意实施方式中，正极材料满足如下（1）~（3）中的一项或多项。