[发明专利]正极活性材料、正极极片及电化学储能装置

说明书

本申请提供了一种正极活性材料、正极极片及电化学储能装置。所述正极活性材料为Li_xNi_yCo_zM_kMe_pO_rA_m或表面设置有包覆层的Li_xNi_yCo_zM_kMe_pO_rA_m，所述正极活性材料为单晶或类单晶颗粒，且所述正极活性材料的粒径D_n10满足：0.3μm≤D_n10≤2μm。本申请通过合理控制正极活性材料的颗粒形貌以及正极活性材料中微粉的数量，有效减少了正极活性材料与电解液的副反应，降低了电化学储能装置产气量，且能在改善电化学储能装置存储性能的同时不恶化电化学储能装置的能量密度、循环性能和倍率性能。

技术领域

本申请涉及储能装置技术领域，尤其涉及一种正极活性材料、正极极片及电化学储能装置。

背景技术

随着能源危机以及环境问题的不断升级，开发新型绿色能源已迫在眉睫。锂离子电池由于具有比能量高、应用温度范围宽、自放电率低、循环寿命长、安全性能好、无污染等优点，已被广泛应用于各个领域中，同时以锂离子电池为能源系统的新能源汽车取代传统内燃机车也已在世界各地逐步得到尝试。然而目前常用的正极活性材料，例如：磷酸铁锂(LiFePO₄)、低镍三元材料(LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂)等，由于受到材料本身的性质局限，不能完全满足锂离子电池对能量密度的需求，而提高三元材料的镍含量可以提升锂离子电池的能量密度，因此高镍三元材料是目前锂离子电池正极活性材料的主要研究对象之一。但是，随着镍含量的增加，三元材料与电解液的副反应也明显加剧，从而会导致锂离子电池产气严重，这是目前高镍三元材料量产商业化的最大瓶颈之一。

目前在材料层面，改善锂离子电池产气问题的手段主要包括降低三元材料中镍元素的含量、水洗等方式降低正极活性材料表面的残锂含量，然而上述方法均会导致对锂离子电池性能不同程度的破坏，例如，锂离子电池的可逆克容量降低、循环性能变差等。

因此需要有效的技术手段使锂离子电池具有较高的能量密度以满足越来越来越严格的应用需求，同时降低锂离子电池的产气量，改善锂离子电池的存储性能。

发明内容

鉴于背景技术中存在的问题，本申请的目的在于提供一种正极活性材料、正极极片及电化学储能装置，其能有效减少正极活性材料与电解液的副反应，降低电化学储能装置产气量，且能在改善电化学储能装置存储性能的同时不恶化电化学储能装置的能量密度、循环性能和倍率性能。

为了达到上述目的，在本申请的一方面，本申请提供了一种正极活性材料，所述正极活性材料为Li_xNi_yCo_zM_kMe_pO_rA_m或表面设置有包覆层的Li_xNi_yCo_zM_kMe_pO_rA_m，其中，0.85≤x≤1.15，0＜y＜1，0＜z＜1，0＜k＜1，0≤p≤0.1，1≤r≤2，0≤m≤1，m+r≤2，M选自Mn、Al中的一种或两种，Me选自Zr、Zn、Cu、Cr、Mg、Fe、V、Ti、Sr、Sb、Y、W、Nb中的一种或几种，A选自N、F、S、Cl中的一种或几种。所述正极活性材料为单晶或类单晶颗粒，且所述正极活性材料的粒径D_n10满足：0.3μm≤D_n10≤2μm。

在本申请的另一方面，本申请提供了一种正极极片，其包括本申请一方面所述的正极活性材料。