[发明专利]正极活性材料、电化学装置与电子设备

说明书

本申请提供一种正极活性材料、电化学装置与电子设备。正极活性材料包括导电基体材料及分布于导电基体材料上的活性物质，活性物质具有核壳结构，核壳结构由核层材料和壳层材料组成。核层材料包括磷酸基钠盐材料，壳层材料包括导电聚合物，导电基体材料包括碳材料。导电基体材料在正极活性材料中的质量含量可为1％至10％；壳层材料在正极活性材料中的质量含量可为1％至10％；正极活性材料在20MPa压力下的电阻率可为0.005Ω·cm至100Ω·cm；正极活性材料的平均粒径可为5μm至20μm。

本申请是基于申请号为202110742610.9、申请日为2021年06月26日、发明名称为“正极活性材料、电化学装置与电子设备”的发明提出的分案申请。

技术领域

本申请涉及锂电池技术领域，二次电池技术领域，具体地涉及一种正极活性材料、电化学装置与电子设备。

背景技术

随着能源与环境问题的日益凸显，新能源产业得到了越来越多的重视。锂离子电池因其能量密度高、循环性能好等特点，近年来作为一种重要的新型储能装置被广泛应用。然而，由于锂离子电池相关活性物质资源稀缺，电池成本始终居高不下，而且同时面临相关资源枯竭等严峻问题，因此需要开发其他低成本金属离子二次电池体系。

钠离子电池由于其成本低、钠金属资源丰富、与锂离子电池制造工艺相仿等优势使其成为近年来热门研究方向。在钠离子二次电池体系中，焦磷酸基正极材料由于其循环性能好，成本低廉一直受到广泛关注。但是，由于焦磷酸基正极材料本身导电性较差，直接使用会影响焦磷酸基正极材料克容量的发挥且电化学性能较差，严重阻碍了其大规模应用。

发明内容

本申请提供一种正极活性材料、电化学装置与电子设备，可以有效提高正极活性材料的导电性，提高材料的克容量及动力学性能，减少副反应的发生，提升正极活性材料的循环性能。

第一方面，本申请提供一种正极活性材料，所述正极活性材料包括导电基体材料及分布于所述导电基体材料上的活性物质；所述活性物质具有核壳结构，所述核壳结构由核层材料和壳层材料构成，其中，所述核层材料包括磷酸基钠盐材料，所述壳层材料包括导电聚合物，所述导电基体材料包括碳材料。

在一种可行的实施方案中，所述导电聚合物包括聚苯胺、聚吡咯、3,4-乙烯二氧噻吩单体的聚合物、聚环氧乙烷中的至少一种。

在一种可行的实施方案中，所述正极活性材料具有如下特征中的至少一种：

(1)所述磷酸基钠盐材料的化学式为Na_x1R_y1(PO₄)_Z1，其中，1≤x₁≤3，1≤y₁≤2，1≤z₁≤3，R包括Mg、Al、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、Sn、Hf、Ta、W和Pb中的至少一种；

(2)所述磷酸基钠盐材料的化学式为Na_x2R_y2(P₂O₇)_Z2，其中，1≤x₂≤7，1≤y₂≤3，1≤z₂≤4，R包括Mg、Al、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、Sn、Hf、Ta、W和Pb中的至少一种；

(3)所述磷酸基钠盐材料的化学式为Na_x3R_y3(PO₄)_Z3(P₂O₇)_k3，其中，1≤x₃≤7、1≤y₃≤4、1≤z₃≤2、1≤k₃≤4，R包括Mg、Al、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、Sn、Hf、Ta、W和Pb中的至少一种；