[发明专利]正极活性材料、正极极片、电池单体、电池以及用电设备

说明书

一种正极活性材料、正极极片、电池单体、电池以及用电设备，其中，正极活性材料包括富锂材料以及多孔材料；其中，富锂材料的内部具有空腔，多孔材料位于空腔。该正极活性材料将富锂材料配置为内部具有空腔的结构，在其空腔中含有具有吸附孔道的多孔材料，能有效改善产气问题，从而能提高材料的存储稳定性及循环性能。

技术领域

本申请涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种正极活性材料、正极极片、电池单体、电池以及用电设备。

背景技术

富锂锰基等富锂材料因高能量密度、低成本、优势，在目前商业化的锂离子电池正极活性材料中受到社会的青睐。但是，该类材料应用于电池单体后容易产气，存储稳定性及循环性能有待提高。

需要说明的是，上述的陈述仅用于提供与本申请有关的背景技术信息，而不必然地构成现有技术。

发明内容

鉴于上述问题，本申请提供一种正极活性材料、正极极片、电池单体、电池以及用电设备，能提高正极活性材料的存储稳定性及循环性能。

本申请的实施例是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供一种正极活性材料，包括：富锂材料以及多孔材料；其中，富锂材料的内部具有空腔，多孔材料位于空腔。

本申请实施例的技术方案中，将富锂材料配置为内部具有空腔的结构，在其空腔中含有多孔材料，通过多孔材料吸收晶格氧所产生的氧气，减少其与电解液反应生成的二氧化碳的量，能有效改善产气问题，从而能提高材料的存储稳定性及循环性能。

在一些实施例中，多孔材料包括沸石、活性炭纤维以及金属有机骨架中的至少一种。该实施例中，沸石、活性炭纤维以及金属有机骨架均具有较多的与气体分子匹配的吸附孔道，使得多孔材料能够发挥较好的吸附性能，能更好地改善产气问题，有利于进一步提高材料的存储稳定性及循环性能。

在一些实施例中，满足以下条件（a1）和（a2）中的至少一项：（a1）富锂材料的外径为1nm~100nm；（a2）富锂材料的外径为60nm~100nm。该实施例中，富锂材料满足一定的外径，使得正极活性材料具有合适的颗粒大小和比表面积，能保持合适的电化学活性。

在一些实施例中，满足以下条件（b1）和（b2）中的至少一项：（b1）多孔材料的粒径为1nm~15nm；（b2）多孔材料的粒径为1nm~10nm。该实施例中，多孔材料满足特定的粒径范围，方便将多孔材料配置在富锂材料的空腔中，还使得多孔材料能够发挥较好的吸附性能，同时，还有利于将富锂材料的外径配置在合适的范围。

在一些实施例中，满足以下条件（c1）和（c2）中的至少一项：（c1）富锂材料的壁厚为2nm~30nm；（c2）富锂材料的壁厚为5nm~20nm。该实施例中，富锂材料满足特定的厚度范围，一方面，具有较好的结构稳定性，使得材料能够具有较好的存储稳定性；另一方面，位于内腔的多孔材料能有效地吸收富锂材料所产生的氧气，有利于更好地提高材料的存储稳定性及循环性能。

在一些实施例中，富锂材料包括xLi₂M1O₃·(1-x)Li_aM2O_b，0.2≤a≤1.2，1.8≤b≤2，0＜x＜1，M1元素和M2元素独自地包括Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu和Zn中的一种或多种。该实施例中，富锂材料满足特定的化学式，具有较高的能量密度。

在一些实施例中，满足以下条件（d1）和（d2）中的至少一项：（d1）富锂材料和多孔材料的质量之比为0.3~10；（d2）富锂材料和多孔材料的质量之比为2~10。该实施例中，富锂材料与多孔材料满足合适的质量比，一方面，使得多孔材料能够将产生的氧气较多地进行吸附，能更好地改善产气问题，有利于进一步提高材料的存储稳定性及循环性能；另一方面，多孔材料的利用率较高，有利于提高材料的能量密度并降低材料的成本。