[发明专利]正极活性材料及其制备方法、正极极片、锂离子二次电池

说明书

本发明公开了一种正极活性材料及其制备方法、正极极片、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含Msupgt;1/supgt;元素氧化物包覆层，本体颗粒包括含镍的锂复合氧化物；本体颗粒的体相均匀掺杂有Msupgt;2/supgt;元素；本体颗粒的表面层为掺杂有Msupgt;3/supgt;元素的外掺杂层；Msupgt;1/supgt;元素及Msupgt;3/supgt;元素各自独立地选自Mg、Al、Ca、Ce、Ti、Zr、Zn、Y及B中的一种或多种，Msupgt;2/supgt;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、高温循环性能及高温存储性能。

本申请是基于申请号为201910825110.4，申请日为2019年09月02日，申请人为宁德时代新能源科技股份有限公司，发明名称为“正极活性材料及其制备方法、正极极片、锂离子二次电池”的发明提出的分案申请。

技术领域

本发明属于二次电池技术领域，具体涉及一种正极活性材料及其制备方法、正极极片、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。

含镍的锂复合氧化物具有较高的理论容量，采用含镍的锂复合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较差。

发明内容

本发明实施例提供一种正极活性材料及其制备方法、正极极片、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含M¹元素氧化物包覆层，本体颗粒包括含镍的锂复合氧化物；本体颗粒的体相均匀掺杂有M²元素；本体颗粒的表面层为掺杂有M³元素的外掺杂层；M¹元素及M³元素相同且均为L元素，L元素为Mg、Al、Ca、Ce、Ti、Zr、Zn、Y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：

提供混合料，混合料包括含镍的过渡金属源、锂源及M²元素的前驱体；

对混合料进行烧结处理，得到均匀掺杂有M²元素的基体颗粒；

将基体颗粒与M³元素的前驱体混合，并进行烧结处理，以使M³元素掺杂于基体颗粒的表面层形成外掺杂层，得到本体颗粒；

将本体颗粒与M¹元素的前驱体混合，并进行烧结处理，以在本体颗粒的外表面形成含M¹元素氧化物包覆层，得到正极活性材料；