[发明专利]正极活性材料、其制备方法、正极极片及锂离子二次电池

说明书

本发明公开一种正极活性材料、其制备方法、正极极片及锂离子二次电池。正极活性材料包括本体颗粒和包覆在本体颗粒外表面的包覆层，本体颗粒包括锂镍钴锰氧化物，包覆层包括M¹元素的氧化物；本体颗粒掺杂有M²元素和M³元素，且本体颗粒中的M²元素均匀分布，本体颗粒中的M³元素由本体颗粒外表面至核心方向具有减小的浓度梯度；M¹元素及M³元素各自独立地选自Mg、Al、Ca、Ba、Ti、Zr、Zn及B中的一种或多种，M²元素包括Si、Ti、Cr、Mo、V、Ge、Se、Zr、Nb、Ru、Rh、Pd、Sb、Te、Ce及W中的一种或多种。采用本发明的正极活性材料，能使锂离子二次电池兼具较高的能量密度、高温循环性能及高温存储性能。

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、其制备方法、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，但是该种锂离子二次电池在实际应用中的高温循环性能和抗产气性能较差。

发明内容

本发明实施例提供一种正极活性材料、其制备方法、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良好的高温循环性能和抗产气性能。

本发明实施例第一方面提供一种正极活性材料，正极活性材料包括本体颗粒和包覆在本体颗粒外表面的包覆层，本体颗粒包括锂镍钴锰氧化物，包覆层包括M¹元素的氧化物；本体颗粒掺杂有M²元素和M³元素，且本体颗粒中任意一点的M²元素质量浓度偏差为20％以下，本体颗粒中的M³元素由本体颗粒外表面至核心方向具有减小的浓度梯度；M¹元素及M³元素各自独立地选自Mg、Al、Ca、Ba、Ti、Zr、Zn及B中的一种或多种，M²元素包括Si、Ti、Cr、Mo、V、Ge、Se、Zr、Nb、Ru、Rh、Pd、Sb、Te、Ce及W中的一种或多种。

本发明实施例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。

本发明实施例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。

本发明实施例第四方面提供一种正极活性材料的制备方法，方法包括：

基体颗粒的制备，将镍钴锰三元材料前驱体、锂源及M²元素的前驱体混合，并烧结处理，得到均匀掺杂有M²元素的基体颗粒；

本体颗粒的制备，将基体颗粒与改性元素的前驱体混合，并烧结处理，以使改性元素由基体颗粒外表面至核心方向呈减小的浓度梯度掺杂于基体颗粒，得到本体颗粒，其中，改性元素为M³元素或M³元素和X元素的组合；

包覆层的制备，将本体颗粒与M¹元素的前驱体混合，并烧结处理，以在本体颗粒的外表面形成含M¹元素的氧化物包覆层，得到正极活性材料；其中，

本体颗粒中任意一点的M²元素质量浓度偏差为20％以下；