[发明专利]复合正极材料、正极极片、二次电池和电子设备

说明书

本申请实施例提供了一种复合正极材料，包括含正极活性材料的内核和包覆在其表面的包覆层，包覆层含有Li_xA_yMO_z材料，A选自La、Pr、Nd、Sm、Ba、Sr的至少一种，且至少含La、Pr、Nd和Sm的至少一种；M选自Co、Fe、Mn、Ni、V、Cr、Nb、Cu、Zn、Y、Mo、W、Ta的至少一种，且至少含Co、Fe、Mn、Cu、Zn、Y、Mo、W、Ta的至少一种；0≤x≤2，0y≤2，0z≤5。该复合正极材料能减少内核与电解液接触、抑制二者界面副反应、提升内核的稳定性和安全性能且不影响其倍率和容量特性发挥。本申请还提供了一种正极极片、二次电池和电子设备。

技术领域

本申请实施例涉及二次电池技术领域，特别是涉及一种复合正极材料、正极极片、二次电池和电子设备。

背景技术

锂离子电池在消费类电子设备(如手机等)、电动汽车、储能设备等中的广泛应用驱动了人们对高能量密度和长循环寿命的锂离子电池的开发，其中，锂离子电池的上述性能提升往往依托于其中关键组成-正极材料的性能改进。

对正极材料进行表面包覆改性是提高正极材料的循环稳定性和安全性能的常用手段之一。包覆可以减少正极材料本体与电解液之间的接触，降低界面副反应。常见的包覆层材料有惰性氧化物(如氧化铝、氧化锆)、固态电解质材料，然而，氧化铝等氧化物自身的电导率很低、离子电导率差，而固态电解质材料一般是电子绝缘体，它们的存在反而会劣化正极材料的倍率性能、降低容量，不利于电池综合性能的提升。因此，亟待开发一种能够兼顾良好离子电导性和电子电导性的包覆层材料以更好地提升正极材料的性能。

发明内容

鉴于此，本申请实施例提供一种复合正极材料，通过在正极活性材料表面包覆上同时具有较高离子电导率和电子电导率的特定包覆材料，可以有效降低正极活性材料与电解液的直接接触，提升其循环稳定性和安全性，且不影响其倍率性能和高容量特性的发挥，且使得该复合正极材料的热稳定性大幅提升。

本申请实施例第一方面提供一种复合正极材料，包括内核和包覆在所述内核上的包覆层，所述内核包括正极活性材料，所述包覆层包括至少一种通式为Li_xA_yMO_z的金属氧化物，其中，A选自La、Pr、Nd、Sm、Ba、Sr中的至少一种，且至少包括La、Pr、Nd和Sm中的至少一种；M选自Co、Fe、Mn、Ni、V、Cr、Nb、Cu、Zn、Y、Mo、W、Ta中至少一种，且至少包括Co、Fe、Mn、Cu、Zn、Y、Mo、W、Ta中至少一种；0≤x≤2，0y≤2，0z≤5。

本申请实施例的复合正极材料，通过在正极活性材料的表面形成含上述金属氧化物的包覆层，该包覆层同时具有离子导电性和电子导电性，不会使复合正极材料的内阻增大而导致容量降低，也不会使其锂离子扩散速率下降而导致倍率性能下降，且该包覆层的电化学性质稳定，能持久地阻挡正极活性材料与电解液接触，抑制正极-电解液界面副反应，提升正极活性材料的结构稳定性、循环稳定性和安全性能。

本申请实施方式中，所述内核与所述包覆层之间还具有扩散层，所述扩散层包括所述正极活性材料和所述金属氧化物，且所述扩散层中，所述金属氧化物扩散到所述正极活性材料的体相中和/或表面处，形成T-O-M键和/或T-O-A键，T代表所述正极活性材料中的过渡金属元素。此时，复合正极材料中扩散层的存在可以提高内核与包覆层之间的结合紧密性，并有效束缚正极活性材料体相中氧物种的释放和过渡金属元素溶出，稳定其晶格结构，明显提升热稳定性。

需要说明的是，本申请中涉及“A和/或B”的表述时，其表示“A和B中的至少一个”，即A，或者B，或者，A和B。

本申请一些实施方式中，所述M包括Co、Fe、Mn中的至少一种。此时通式为Li_xA_yMO_z的材料能同时具有更高的电子电导率和锂离子电导率，更利于正极活性材料的倍率性能和容量性的发挥。且，利于增强所述扩散层在所述内核上的结合力，明显提升内核材料的热稳定性。