[发明专利]一种正极活性材料及其制备方法和锂二次电池

权利要求书

1.一种正极活性材料，其特征在于，包括二次颗粒，所述二次颗粒包括由多个一次颗粒紧密堆积形成的团聚体，所述一次颗粒内部包括多个闭孔，多个所述闭孔均匀分布在所述一次颗粒内部，所述闭孔的尺寸在1nm-300nm范围内，所述一次颗粒中闭孔的体积占比小于或等于3％，所述一次颗粒包含化学表达式为Li_cNi_aCo_bM_1-a-bO_2-dX_d的化合物，其中，M选自Mn、Al、Na、Mg、Ca、Zr、Sr、Ti、Cr、V、W、Si、Ga、Sn、镧系和锕系元素中的一种或多种，X选自B、F、Cl和S中的一种或多种，且0≤a≤1，0≤b≤1，0.8≤c≤1.5，0≤d≤0.5。

2.如权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述闭孔的尺寸在10nm-150nm范围内。

3.如权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述闭孔的形状为球形或类球形。

4.如权利要求3所述的正极活性材料，其特征在于，当所述闭孔的形状为类球形时，所述闭孔的最大长度方向的尺寸与最小长度方向的尺寸比为1-20:1。

5.如权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述一次颗粒呈球形或类球形，平均粒径在100nm-5μm的范围内。

6.如权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述二次颗粒为由多个所述一次颗粒堆积形成的球形或类球形团聚体，平均粒径在2μm-20μm的范围内。

7.如权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述正极活性材料的比表面积小于或等于1m²/g。

8.一种正极活性材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

将金属盐和亲水性纳米粒子混合配制成混合液，使所述亲水性纳米粒子均匀分散在所述混合液中，所述金属盐中的金属离子在所述亲水性纳米粒子表面吸附；所述亲水性纳米粒子为加热可转化或可分解成气体组分的固体纳米粒子；

向所述混合液中加入碱性材料，使所述金属离子以所述亲水性纳米粒子为形核点，共沉淀得到正极活性材料前驱体，所述亲水性纳米粒子均匀分布于所述正极活性材料前驱体内部；

将所述正极活性材料前驱体与锂盐均匀混合，在氧化性气氛中热处理得到正极活性材料，所述亲水性纳米粒子在所述热处理的过程中转化或分解成气体逸出，在所述正极活性材料的一次颗粒内部形成闭孔，所述闭孔的尺寸在1nm-300nm范围内，所述正极活性材料包括二次颗粒，所述二次颗粒包括由多个一次颗粒紧密堆积形成的团聚体，所述一次颗粒包含化学表达式为Li_cNi_aCo_bM_1-a-bO_2-dX_d的化合物，其中，M选自Mn、Al、Na、Mg、Ca、Zr、Sr、Ti、Cr、V、W、Si、Ga、Sn、镧系和锕系元素中的一种或多种，X选自B、F、Cl和S中的一种或多种，且0≤a≤1，0≤b≤1，0.8≤c≤1.5，0≤d≤0.5。

9.如权利要求8所述的正极活性材料的制备方法，其特征在于，所述金属盐包括含有Ni、Co和M中的至少一种金属元素的硫酸盐、硝酸盐、醋酸盐、草酸盐中的一种或多种的组合物。

10.如权利要求8所述的正极活性材料的制备方法，其特征在于，所述亲水性纳米粒子包括无机纳米粒子和有机纳米粒子中的至少一种。

11.如权利要求10所述的正极活性材料的制备方法，其特征在于，所述无机纳米粒子包括碳材料，所述碳材料表面修饰有亲水基团，所述碳材料包括炭黑、乙炔黑、活性炭、石墨烯、碳纳米管、碳纤维和石墨微粉中的一种或多种。