[发明专利]正极活性材料、电化学装置和电子设备

说明书

本发明提供了一种正极活性材料、电化学装置和电子设备，所述正极活性材料包括正极活性材料内核和包覆在所述正极活性材料内核表面的包覆层，所述正极活性材料内核中包括掺杂离子，所述包覆层包括非晶的氧化物；所述正极活性材料的粒径分布D_n10、D_v50、D_v90和D_FW满足：D_n101.2μm，3μmD_v505μm，2μmD_FW4μm，1.5(D_v90‑D_n10)/D_FW2.5。本发明采用特定的元素及组分进行掺杂包覆，并优化材料粒径，进一步提高了制备得到的电化学装置的容量、倍率性能、循环性能和低温性能。

技术领域

本发明属于电池技术领域，涉及一种正极活性材料、电化学装置和电子设备。

背景技术

三元层状材料是一种应用广泛的锂离子电池正极活性材料，其具有较高的理论比容量和反应平台电压，还具有优秀的反应动力学性能。目前广泛应用的三元层状材料一般含有较高的钴含量，而钴矿作为一种稀有矿物资源日益供不应求，降低三元层状材料中的钴含量能够解决钴矿资源有限的问题，同时降低电池的生产成本。

低钴三元材料是锂离子电池目前降本的主要方案，但是钴元素的降低会带来压实密度降低、容量削减、低温性能恶化、高温循环电阻增加等问题；另外低钴三元材料在烧结制备时会发生较严重的Li⁺/Ni²⁺混排，降低材料初始容量发挥，材料的体相和表面相变在循环过程中也会进一步严重，形成岩盐相，大大恶化低钴材料循环性能。因此，在降低生产成本的同时保证电池的性能，是三元层状材料在研发过程中的一大难题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种正极活性材料、电化学装置和电子设备。本发明通过掺杂和包覆特定的元素与组分，并调控材料的粒径和晶体结构，优化材料粒度，降低材料微粉含量和大颗粒数目，提高材料的倍率性能和存储性能，进一步提高了制备得到的电化学装置的容量、循环性能和低温性能。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种正极活性材料，所述正极活性材料包括正极活性材料内核和包覆在所述正极活性材料内核表面的包覆层，所述正极活性材料内核中包括掺杂离子，所述包覆层包括非晶的氧化物；

所述正极活性材料的粒径分布D_n10、D_v50、D_v90和D_FW满足：D_n101.2μm，3μmD_v505μm，2μmD_fw4μm，1.5(D_v90-D_n10)/D_FW2.5。

本发明中正极活性材料的粒径分布D_n101.2μm，例如可以是1.21μm、1.3μm、1.4μm、1.5μm、1.6μm、1.7μm、1.8μm、1.9μm、2.0μm、2.2μm、2.4μm或2.6μm等，3μmD_v505μm，例如可以是3.1μm、3.2μm、3.4μm、3.6μm、3.8μm、4μm、4.2μm、4.4μm、4.6μm、4.8μm或4.9μm等，2μmD_fw4μm，例如可以是2.1μm、2.2μm、2.4μm、2.6μm、2.8μm、3μm、3.2μm、3.4μm、3.6μm、3.8μm或3.9μm等，1.5(D_v90-D_n10)/D_FW2.5，例如可以是1.51、1.6、1.8、2、2.2、2.4或2.49等。