[发明专利]三元正极材料及其制备方法、正极极片、二次电池和电子设备

说明书

本申请提供一种三元正极材料及其制备方法、正极极片、二次电池和电子设备，三元正极材料包括含有掺杂区的三元正极材料基体，其中，所述掺杂区包括掺杂在所述三元正极材料基体的体相内部的富铝掺杂区和掺杂在所述三元正极材料基体的表层的富钛掺杂区。本申请提供的三元正极材料能够提升二次电池的结构稳定性及循环性能。

技术领域

本申请涉及电化学技术领域，特别是涉及一种三元正极材料及其制备方法、正极极片、二次电池和电子设备。

背景技术

以锂离子电池为代表的二次电池具有工作电压高、能量密度高、安全性好和无记忆效应等优点，已在便携式电子设备、电动汽车和混合动力汽车等领域获得了巨大的成功。目前，在传统的二次电池中，镍钴锰等三元材料因具有较高的容量和能量密度等优势而被广泛应用于正极材料，但是包含镍钴锰等三元正极材料的二次电池在进行深度充放电时的结构稳定性以及循环性能较差。

发明内容

基于此，本申请提供一种三元正极材料及其制备方法、正极极片、二次电池和电子设备，旨在提升二次电池的结构稳定性及循环性能。

本申请的第一个方面提供了一种三元正极材料，包括：

含有掺杂区的三元正极材料基体，其中，所述掺杂区包括分布在所述三元正极材料基体的体相内部的富铝掺杂区和分布在所述三元正极材料基体的表层的富钛掺杂区。

根据本申请第一方面的任一实施方式，三元正极材料基体还包括过渡区，过渡区位于所述富铝掺杂区和所述富钛掺杂区之间，过渡区内分布有Li-Ti-Al-O形成的共熔体结构。

根据本申请第一方面的任一实施方式，三元正极材料满足如下条件(1)至(3)中的至少一者：

(1)三元正极材料的粒子的平均粒径为4μm～20μm；

(2)基于三元正极材料的总质量，富铝掺杂区中铝元素的质量百分含量为0.01％～10％；

(3)基于三元正极材料的总质量，富钛掺杂区中钛元素的质量百分含量为0.01％～10％。

根据本申请第一方面的任一实施方式，三元正极材料基体的分子式为LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂，其中，0.33≤x0.95，0.05y≤0.77，0≤z1。

本申请的第二方面提供了一种三元正极材料的制备方法，包括：

提供三元正极前驱体和含MAX型化合物掺杂剂的溶胶；

对三元正极前驱体、含MAX型化合物掺杂剂的溶胶和锂盐进行混合处理，制备预掺杂料；

对预掺杂料进行分段烧结处理，使三元正极材料基体中形成掺杂区，其中，掺杂区包括分布在三元正极材料基体的体相内部的富铝掺杂区和分布在三元正极材料基体的表层的富钛掺杂区。

根据本申请第二方面的任一实施方式，对预掺杂料进行分段烧结处理包括：

在400℃～500℃、优选为450℃～500℃下，对预掺杂料进行3h～5h、优选为3.5h～4.5h的第一次烧结处理，得到第一烧结料；

在700℃～1000℃、优选为750℃～950℃下，对第一烧结料进行10h～20h、优选为12h～18h的第二次烧结处理，得到三元正极材料。

根据本申请第二方面的任一实施方式，对三元正极前驱体、含MAX型化合物掺杂剂的溶胶和锂盐进行混合处理包括：

使三元正极前驱体与含MAX型化合物掺杂剂的溶胶接触并混合均匀，得到混合物；

对混合物进行干燥处理后与锂盐均匀混合。