[发明专利]一种正极活性材料、正极极片、锂离子电池及其应用

权利要求书

1.一种正极活性材料，其特征在于，包含锂镍钴锰氧化物；所述正极活性材料包含元素M，所述元素M包括Zr、W、Y、Sr、Al、Ti、Mo、La、Nb、Ce、In、V、B、Cu、Cr、Ba、Mg、Na或Si元素中的至少一种；

所述正极活性材料在脱锂百分比为9％至90％时，所述正极活性材料满足如下关系：晶胞体积V的最大变化率ΔV_max≤7.2％；

其中，ΔV_max＝V_max-V_min，所述V的计算公式如下：

V＝abcsin120°，或者，V＝a²csin120°；

其中，a、b、c分别为所述正极活性材料六方晶系的晶胞边长。

2.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述正极活性材料在脱锂百分比为9％至90％时，所述正极活性材料的晶胞边长a的最大变化率Δa_max≤2.2％，所述晶胞边长c的最大变化率Δc_max≤2.9％；

其中，Δa_max和Δc_max通过原位XRD法进行测试及计算得到。

3.根据权利要求1或2所述的正极活性材料，其特征在于，所述正极活性材料包含如Li_1+m[Ni_xCo_yMn_zM_p]O₂所示的锂镍钴锰氧化物；

其中，-0.2≤m0.2，0.3≤x1，0y0.4，0z0.4，0≤p0.1，x+y+z+p＝1。

4.根据权利要求3所述的正极活性材料，其特征在于，单个所述元素M的质量浓度偏差η≤20％，其中，η＝(M_max-M_min)/M_mean；

其中，M_max为所述正极活性材料颗粒截面中任意15-25个区域的单个所述元素M质量分数的最大值，M_min为所述正极活性材料颗粒截面中所述任意15-25个区域的单个所述元素M质量分数的最小值，M_mean为所述正极活性材料截面中所述任意15-25个区域的单个所述元素M质量分数的平均值。

5.根据权利要求1-4任一项所述的正极活性材料，其特征在于，所述正极活性材料上有包覆层，所述包覆层包含元素Q，所述元素Q包括Al、Ti、W、B、F、Cl、P或N元素中的至少一种。

6.根据权利要求5所述的正极活性材料，其特征在于，所述元素M的质量百分含量p与所述元素Q的质量百分含量q满足如下关系：p≥q，且0.1％≤(p+q)≤1.5％。

7.根据权利要求5所述的正极活性材料，其特征在于，所述正极活性材料在温度T1≥150℃时开始发生层状结构向尖晶石结构的相转变；所述正极活性材料在温度T2≥185℃时开始发生尖晶石结构向岩盐结构的相转变。

8.根据权利要求5所述的正极活性材料，其特征在于，所述正极活性材料的Dv50为2.5μm-16μm；

其中，Dv50为所述正极活性材料的体积累计分布百分数达到50％时对应的粒径。

9.一种锂离子电池，其特征在于，包括正极极片、负极极片、隔膜以及电解液，所述正极极片包括正极集流体和设置于所述正极集流体至少一个表面上的正极活性材料层，所述正极活性材料层包含权利要求1-8中任一项所述的正极活性材料。

10.根据权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极极片的DSC起始温度在180℃以上，放热量小于1600J/g；

其中，所述DSC的测试条件为由室温加热至400℃，升温速率为5℃/min，按样品质量与电解液体积比例为1mg：0.55μL的比例添加测试电解液。