[发明专利]正极活性材料、电化学装置和电子设备

说明书

本发明提供了一种正极活性材料、电化学装置和电子设备，所述正极活性材料包括正极活性材料内核和包覆在所述正极活性材料内核表面的正极活性材料外壳；所述正极活性材料内核包括LiNi_aCo_bMn_{1‑a‑b‑c}M_cO₂，其中0.56≤a≤0.60，0.09≤b≤0.13，0.001≤c≤0.01，M包括W、Nb和Mo中的任意一种或至少两种的组合，所述正极活性材料外壳包括M的化合物。本发明提高了正极活性材料的结晶性和界面稳定性，降低了电池的极化，提升了电池的动力学性能、容量以及循环性能。

技术领域

本发明属于电池技术领域，涉及一种正极活性材料、电化学装置和电子设备。

背景技术

近年来，中低镍低钴三元材料由于制备成本较低，安全性能较高镍三元材料高等原因，得到了广泛的应用；但是，中低镍低钴三元材料中较少的镍含量和钴含量影响了材料的容量发挥和整体导电性，并带来严重的动力学迟滞问题，进而降低了电池的能量密度。

W元素包覆可以很好的改善中低镍低钴三元材料的动力学性能，降低界面电化学反应阻抗，但是业界钨源多是微米级的大粒径W源，活性较低，火法烧结后不容易与基体较好的结合，从而包覆效果较差，对材料电化学性能改善有限。并且在电芯加工过程中，浆料搅拌后，结合较差的包覆层会脱落，使涂布表面出现凹点，影响极片表观和电芯性能发挥。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种正极活性材料、电化学装置和电子设备。本发明的正极活性材料采用W、Nb和/或Mo元素进行掺杂和包覆，提高了材料的结晶性和界面稳定性，降低了电池的极化，提升了电池的动力学性能、容量以及循环性能。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种正极活性材料，所述正极活性材料包括正极活性材料内核和包覆在所述正极活性材料内核表面的正极活性材料外壳；所述正极活性材料内核包括LiNi_aCo_bMn_1-a-b-cM_cO₂，其中0.56≤a≤0.60，0.09≤b≤0.13，0.001≤c≤0.01，M包括W、Nb和Mo中的任意一种或至少两种的组合，所述正极活性材料外壳包括M的化合物。

本发明中，0.56≤a≤0.60，例如可以是0.56、0.57、0.58、0.59或0.6等，0.09≤b≤0.13，例如可以是0.09、0.1、0.11、0.12或0.13等，0.001≤c≤0.01，例如可以是0.001、0.002、0.004、0.006、0.008或0.01等，M包括W、Nb和Mo中的任意一种或至少两种的组合，例如可以是W和Nb的组合，Nb和Mo的组合，W和Mo的组合，或W、Nb和Mo的组合。

本发明的正极活性材料包括正极活性材料内核和包覆在所述正极活性材料内核表面的正极活性材料外壳，内核为掺杂有M元素的中低镍低钴三元材料，既减少了稀有元素Co的使用，又提高了成品电池的安全性能，内核外包覆有M的化合物；本发明的正极活性材料结晶度高，界面稳定性强，具有优异的动力学性能，在电化学装置中具有较高的克容量、库伦效率和循环容量保持率。

优选地，所述正极活性材料内核的粒径D_v50为3.4μm至4μm，例如可以是3.4μm、3.5μm、3.6μm、3.7μm、3.8μm、3.9μm或4μm等。

本发明通过调整正极活性材料内核的尺寸，在掺杂有特定离子的内核生长到一定尺寸后进行包覆，能够进一步提升正极活性材料的容量和功率性能。

需要说明的是，前驱体内核的粒径D_v50为本领域公知的含义，又称平均粒径或中值粒径，表示前驱体内核的颗粒的体积分布50％对应的粒径。