一种正极活性材料、正极极片、锂离子电池及其应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115995531A(43)申请公布日2023.04.21(21)申请号202211257216.7H01M4/131(2010.01)(22)申请日2022.10.13H01M10/0525(2010.01)(71)申请人欣旺达电动汽车电池有限公司地址518107广东省深圳市光明新区公明街道塘家南十八号路欣旺达工业园A栋1-2楼(72)发明人胡燚陈巍欧阳云鹏谢东(74)专利代理机构北京三聚阳光知识产权代理有限公司11250专利代理师廖慧敏(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/485(2010.01)H01M4/505(2010.01)H01M4/525(2010.01)权利要求书2页说明书16页附图1页(54)发明名称一种正极活性材料、正极极片、锂离子电池及其应用(57)摘要本申请属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种正极活性材料，并进一步公开其制备的正极极片及锂离子电池及其应用。本申请所述正极活性材料，包含锂镍钴锰氧化物，通过优化掺杂元素和掺杂均匀性，使材料在充放电过程中的晶胞参数变化较小，有效提高了材料的结构稳定性及材料发生相转变的温度，可改善二次电池的电化学性能。采用本申请所述正极活性材料的锂离子电池具有克容量较高、动力学较好和循环性能较优的性能优势。CN115995531ACN115995531A权利要求书1/2页1.一种正极活性材料，其特征在于，包含锂镍钴锰氧化物；所述正极活性材料包含元素M，所述元素M包括Zr、W、Y、Sr、Al、Ti、Mo、La、Nb、Ce、In、V、B、Cu、Cr、Ba、Mg、Na或Si元素中的至少一种；所述正极活性材料在脱锂百分比为9％至90％时，所述正极活性材料满足如下关系：晶胞体积V的最大变化率ΔVmax≤7.2％；其中，ΔVmax＝Vmax‑Vmin，所述V的计算公式如下：V＝abcsin120°，或者，V＝a2csin120°；其中，a、b、c分别为所述正极活性材料六方晶系的晶胞边长。2.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述正极活性材料在脱锂百分比为9％至90％时，所述正极活性材料的晶胞边长a的最大变化率Δamax≤2.2％，所述晶胞边长c的最大变化率Δcmax≤2.9％；其中，Δamax和Δcmax通过原位XRD法进行测试及计算得到。3.根据权利要求1或2所述的正极活性材料，其特征在于，所述正极活性材料包含如Li1+m[NixCoyMnzMp]O2所示的锂镍钴锰氧化物；其中，‑0.2≤m<0.2，0.3≤x<1，0<y<0.4，0<z<0.4，0≤p<0.1，x+y+z+p＝1。4.根据权利要求3所述的正极活性材料，其特征在于，单个所述元素M的质量浓度偏差η≤20％，其中，η＝(Mmax‑Mmin)/Mmean；其中，Mmax为所述正极活性材料颗粒截面中任意15‑25个区域的单个所述元素M质量分数的最大值，Mmin为所述正极活性材料颗粒截面中所述任意15‑25个区域的单个所述元素M质量分数的最小值，Mmean为所述正极活性材料截面中所述任意15‑25个区域的单个所述元素M质量分数的平均值。5.根据权利要求1‑4任一项所述的正极活性材料，其特征在于，所述正极活性材料上有包覆层，所述包覆层包含元素Q，所述元素Q包括Al、Ti、W、B、F、Cl、P或N元素中的至少一种。6.根据权利要求5所述的正极活性材料，其特征在于，所述元素M的质量百分含量p与所述元素Q的质量百分含量q满足如下关系：p≥q，且0.1％≤(p+q)≤1.5％。7.根据权利要求5所述的正极活性材料，其特征在于，所述正极活性材料在温度T1≥150℃时开始发生层状结构向尖晶石结构的相转变；所述正极活性材料在温度T2≥185℃时开始发生尖晶石结构向岩盐结构的相转变。8.根据权利要求5所述的正极活性材料，其特征在于，所述正极活性材料的Dv50为2.5μm‑16μm；其中，Dv50为所述正极活性材料的体积累计分布百分数达到50％时对应的粒径。9.一种锂离子电池，其特征在于，包括正极极片、负极极片、隔膜以及电解液，所述正极极片包括正极集流体和设置于所述正极集流体至少一个表面上的正极活性材料层，所述正极活性材料层包含权利要求1‑8中任一项所述的正极活性材料。10.根据权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极极片的DSC起始温度在180℃以上，放热量小于1600J/g；其中，所述DSC的测试条件为由室温加热至400℃，升温速率为5℃/min，按样品质量与电解液体积比例为1mg：0.55μL的比例添加测试电解液。11.根据权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池经1C充‑放电循环2CN115995531A权利要求书