[发明专利]正极材料及其制备方法、正极极片、电芯和电池

说明书

本公开提供了一种正极材料及其制备方法、正极极片、电芯和电池。正极材料用于电池，正极材料包括：质量比例为1:1~4:1的第一活性颗粒和第二活性颗粒。第一活性颗粒包括：第一钴酸锂颗粒、包覆于第一钴酸锂颗粒的表面的第一耐电压保护层和包覆于第一耐电压保护层的表面的第一快离子传导层。第二活性颗粒包括：第二钴酸锂颗粒、包覆于第二钴酸锂颗粒的表面的第二快离子传导层和包覆于第二快离子传导层的表面的第二耐电压保护层。第一钴酸锂颗粒的粒径大于第二钴酸锂颗粒的粒径。采用上述正极材料制得的电池具有良好的耐电压性能和循环稳定性能。

技术领域

本公开涉及电池技术领域，尤其涉及一种正极材料及其制备方法、正极极片、电芯和电池。

背景技术

随着手机、平板电脑和智能手环等电子设备的快速发展，用户对电子设备的续航能力和快速充电能力的要求越来越高，这需要电池具有优异的耐电压性能和循环稳定性能。目前，锂离子电池广泛应用于电子设备中，锂离子电池的正极材料包括钴酸锂（LiCoO₂），通过钴酸锂脱嵌锂离子或嵌入锂离子，使锂离子电池实现充放电。但是，钴酸锂在较高充电电压下的耐电压性能较差，这影响电池的循环稳定性能。基于此，提供一种耐电压性能优良的正极材料尤为重要。

发明内容

本公开提供了一种改进的正极材料及其制备方法、正极极片、电芯和电池。

本公开的一个方面提供一种电池的正极材料，所述正极材料包括：质量比例为1:1~4:1的第一活性颗粒和第二活性颗粒；

所述第一活性颗粒包括：第一钴酸锂颗粒、包覆于所述第一钴酸锂颗粒的表面的第一耐电压保护层和包覆于所述第一耐电压保护层的表面的第一快离子传导层；

所述第二活性颗粒包括：第二钴酸锂颗粒、包覆于所述第二钴酸锂颗粒的表面的第二快离子传导层和包覆于所述第二快离子传导层的表面的第二耐电压保护层；

所述第一钴酸锂颗粒的粒径大于所述第二钴酸锂颗粒的粒径。

可选地，所述第一快离子传导层和所述第二快离子传导层的材料均包括元素钛、元素硅和元素锌中的至少一者。

可选地，所述第一耐电压保护层和所述第二耐电压保护层的材料均包括元素铝、元素锆和元素镁中的至少一者。

可选地，所述第一耐电压保护层占所述第一活性颗粒的质量分数范围为200~2000ppm；和/或

所述第一快离子传导层占所述第一活性颗粒的质量分数范围为200~2000ppm；和/或

所述第二耐电压保护层占所述第二活性颗粒的质量分数范围为200~2000ppm；和/或

所述第二快离子传导层占所述第二活性颗粒的质量分数范围为200~2000ppm。

可选地，所述第一活性颗粒的粒径范围为15~20μm，所述第二活性颗粒的粒径范围为3~7.5μm。

可选地，所述第一活性颗粒还包括第一稳定剂，所述第一稳定剂掺杂于所述第一钴酸锂颗粒中，所述第一稳定剂包括元素铝、元素镁、元素锆和元素钛中的至少一者；和/或

所述第二活性颗粒还包括第二稳定剂，所述第二稳定剂掺杂于所述第二钴酸锂颗粒中，所述第二稳定剂包括元素铝、元素镁、元素锆和元素钛中的至少一者。

本公开的另一个方面提供一种正极材料的制备方法，所述制备方法用于制备上述提及的任一种所述的正极材料，所述制备方法包括：

在第一钴酸锂颗粒的表面包覆第一耐电压保护层；

在所述第一耐电压保护层的表面包覆第一快离子传导层，得到第一活性颗粒；

在第二钴酸锂颗粒的表面包覆第二快离子传导层；