[发明专利]正极活性材料及其制备方法、正极极片、二次电池和电子设备

说明书

本申请提供一种正极活性材料及其制备方法、正极极片、二次电池和电子设备，正极活性材料包括：氟掺杂的三元正极材料基体；和覆于氟掺杂的三元正极材料基体的至少部分表面的包覆结构，其中，包覆结构包括靠近氟掺杂的三元正极材料基体表面的富铝内包覆层和远离氟掺杂的三元正极材料基体表面的富钛外包覆层。本申请提供的正极活性材料能够提升二次电池的结构稳定性及循环性能。

技术领域

本申请涉及电化学技术领域，特别是涉及一种正极活性材料及其制备方法、正极极片、二次电池和电子设备。

背景技术

以锂离子电池为代表的二次电池具有工作电压高、能量密度高、安全性好和无记忆效应等优点，已在便携式电子设备、电动汽车和混合动力汽车等领域获得了巨大的成功。目前，在传统的二次电池中，镍钴锰等三元材料因具有较高的容量和能量密度等优势而被广泛应用于正极材料，但是包含镍钴锰等三元正极材料的二次电池在进行深度充放电时的结构稳定性较差，导致其循环性能不佳。

发明内容

基于此，本申请提供一种正极活性材料及其制备方法、正极极片、二次电池和电子设备，旨在提升二次电池的结构稳定性及循环性能。

本申请的第一个方面提供了一种正极活性材料，包括：

氟掺杂的三元正极材料基体；和

覆于氟掺杂的三元正极材料基体的至少部分表面的包覆结构，其中，包覆结构包括相对靠近氟掺杂的三元正极材料基体表面的富铝内包覆层和相对远离氟掺杂的三元正极材料基体表面的富钛外包覆层。

根据本申请第一方面的任一实施方式，所述正极活性材料满足如下条件(1)至(2)中的至少一个：

(1)所述氟掺杂的三元正极材料基体包括过渡区，所述过渡区分布于所述氟掺杂的三元正极材料基体的靠近所述包覆结构的浅表层，所述过渡区内包含AlF₃；

(2)所述包覆结构还包括过渡层，所述过渡层位于所述富铝内包覆层和所述富钛外包覆层之间，所述过渡层内分布有Li-Al-O-Ti固溶体结构。

根据本申请第一方面的任一实施方式，正极活性材料满足如下条件(1)至(4)中的至少一个：

(1)正极活性材料的粒子的平均粒径为3μm～15μm；

(2)氟掺杂的三元正极材料基体的粒子的平均粒径为3μm～15μm；

(3)富铝内包覆层的厚度为5nm～100nm；

(4)富钛外包覆层的厚度为5nm～100nm。

根据本申请第一方面的任一实施方式，所述正极活性材料满足如下条件(1)至(3)中的至少一个：

(1)氟掺杂的三元正极材料基体的分子式为LiNi_xCo_yMn_1-x-yO_2-zF_z，其中，0.33≤x0.95，0.05y≤0.77，0＜z1；

(2)基于正极活性材料的总质量，富铝内包覆层中铝元素的质量百分含量为0.002％～20％；

(3)基于正极活性材料的总质量，富钛外包覆层中钛元素的质量百分含量为0.002％～20％。

本申请的第二方面提供了一种正极活性材料的制备方法，包括：

提供含氟三元前驱体的溶胶；

对含氟三元前驱体的溶胶与锂盐进行混合处理，进行一次烧结处理，得到氟掺杂的三元正极材料基体；