[发明专利]正极活性材料、电化学装置和电子装置

说明书

本申请公开了一种正极活性材料、电化学装置和电子装置。该正极活性材料包括含锂钴氧化物颗粒，含锂钴氧化物颗粒包括Mn元素和Ni元素，以含锂钴氧化物颗粒中除锂元素外的金属元素的摩尔含量为100％计，Mn元素的含量为A％，Ni元素的含量为B％，其中，0.1≤A+B＜20，0.2≤A/B≤9。该正极活性材料在高电压下结构保持相对稳定，具有较高的放电克容量和循环保持率。

技术领域

本申请涉及储能领域，具体涉及一种正极活性材料及含有该正极活性材料的电化学装置和电子装置。

背景技术

锂离子电池因其能量密度高、循环性能好、环保、安全且无记忆效应等优点，被广泛的应用于便携式电子产品、电动交通、能源储备等领域。为了满足社会发展的需求，寻求具有更高能量密度和功率密度的锂离子电池是亟待解决的问题，这就要求所用正极材料具有更高比容量和更高电压平台。

目前商业化正极材料钴酸锂在高压充电过程(4.6V vs.Li/Li⁺)中极易发生晶体结构坍塌和界面失效，不仅放电克容量发挥低于理论值，而且循环衰减迅速，难以满足未来更高能量密度正极活性材料的需求。

发明内容

针对现有技术的不足，本申请提供了一种正极活性材料，该正极活性材料在高电压下结构保持相对稳定，具有较高的放电克容量和循环保持率。

第一方面，本申请提供了一种正极活性材料，该正极活性材料包括含锂钴氧化物颗粒，含锂钴氧化物颗粒包括Mn(锰)元素和Ni(镍)元素，以含锂钴氧化物颗粒中除锂元素外的金属元素的摩尔含量为100％计，Mn元素的摩尔含量为A％，Ni元素的摩尔含量为B％，其中，0.1≤A+B＜20，0.2≤A/B≤9。

根据本申请的一些实施方式，正极活性材料包含具有P6₃mc结构的含锂钴氧化物颗粒。

本申请的具有P6₃mc结构的含锂钴氧化物中Ni可以与Li发生混排，占据Li位，形成立柱效应，进而可以提高CoO₆层间结构稳定。Mn可以占据Co位，增大Co迁移势垒，抑制Co溶出，进而提高CoO₆层内结构稳定。将Mn和Ni的含量控制在上述范围内，可以平衡CoO₆层间和层内结构稳定性，实现整个晶体结构稳定性的提升。

根据本申请的一些实施方式，0.05≤A＜11。在一些实施方式中，0.05≤B＜10。

在一些实施方式中，0.1≤A+B＜10。在一些实施方式中，0.2≤A/B≤5。

根据本申请的一些实施方式，正极活性材料颗粒包括第一区域和第二区域，第一区域为从正极活性材料颗粒表面到正极活性材料颗粒中心方向100nm的区域，第二区域为第一区域之外的其他区域。

根据本申请的一些实施方式，含锂钴氧化物颗粒包括第一区域和第二区域，其中，第一区域为从含锂钴氧化物颗粒表面到含锂钴氧化物颗粒中心方向100nm的区域，所述第二区域为第一区域外的其他区域。

根据本申请的一些实施方式，第一区域的Mn元素的含量大于所述第二区域的Mn元素的含量。