[发明专利]正极活性材料、正极极片及锂离子二次电池

说明书

本发明公开了一种正极活性材料、正极极片及锂离子二次电池。正极活性材料包括锂镍钴锰氧化物，锂镍钴锰氧化物中镍的摩尔含量占镍、钴及锰的总摩尔含量的50％～95％，锂镍钴锰氧化物具有属于空间群的层状晶体结构；锂镍钴锰氧化物包括掺杂元素，正极活性材料在78％脱锂态时，掺杂元素具有两个以上不同的价态，且处于最高价态的掺杂元素的含量占掺杂元素总含量的40％～90％。采用本发明提供的正极活性材料，能够使锂离子二次电池同时兼顾较高的能量密度及高温循环性能。

技术领域

本发明属于二次电池技术领域，尤其涉及一种正极活性材料、正极极片及锂离子二次电池。

背景技术

锂离子二次电池是一种充电电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作，是当前被广泛应用的清洁能源。正极活性材料作为锂离子二次电池的重要组成部分，为电池充放电过程提供在正负极往复移动的锂离子，因此正极活性材料对电池性能的发挥至关重要。

锂镍钴锰氧化物具有较高的理论容量，采用锂镍钴锰氧化物作为正极活性材料的锂离子二次电池可期望获得较高的能量密度。但是如何使该锂离子二次电池兼具较高的能量密度及高温循环性能成为亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明提供一种正极活性材料、正极极片及锂离子二次电池，旨在使锂离子二次电池同时兼顾较高的能量密度及高温循环性能。

本发明第一方面提供一种正极活性材料，正极活性材料包括锂镍钴锰氧化物，锂镍钴锰氧化物中镍的摩尔含量占镍、钴及锰的总摩尔含量的50％～95％，锂镍钴锰氧化物具有属于空间群的层状晶体结构；锂镍钴锰氧化物包括掺杂元素，正极活性材料在78％脱锂态时，掺杂元素具有两个以上不同的价态，且处于最高价态的掺杂元素的含量占掺杂元素总含量的40％～90％。

本发明第二方面提供一种正极极片，正极极片包括正极集流体以及设置于正极集流体上的正极活性物质层，正极活性物质层包括根据本发明第一方面的正极活性材料。

本发明第三方面提供一种锂离子二次电池，锂离子二次电池包括根据本发明第二方面的正极极片。

相对于现有技术，本发明实施例至少具有以下有益效果：

本发明提供的正极活性材料中，高镍含量的锂镍钴锰氧化物具有较高的比容量，能使锂离子二次电池具有较高的容量性能和能量密度。锂镍钴锰氧化物还掺杂有多价态元素(即可具有两个以上不同价态的元素)，并合理控制处于78％脱锂态的正极活性材料中最高价态的掺杂元素的含量占掺杂元素总含量的百分比，能够促进正极活性材料释放更多的锂离子，同时显著提高正极活性材料的结构稳定性及高温循环稳定性。由此，采用本发明的正极活性材料，能进一步提高锂离子二次电池的容量性能及能量密度，并提高锂离子二次电池的高温循环性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的一种正极活性材料通过差示扫描量热法(DifferentialScanning Calorimeter，DSC)测定的放热曲线谱图，简称DSC谱图。

图2为实施例1的正极活性材料采用截面抛光仪(Cross Section Polisher，CP)制备截面，采用能谱仪(Energy Dispersive Spectroscopy，EDS)获得的掺杂元素分布图像，其中亮点表示掺杂元素，掺杂元素在颗粒中分布均匀。

图3为实施例1～27及对比例1～9的正极活性材料颗粒掺杂元素质量浓度偏差测试的取点位置示意图。

具体实施方式