本技術(shù)涉及電池，尤其涉及一種正極極片及其制備方法、包含其的電池和用電裝置。

背景技術(shù)：

1、二次電池依靠活性離子在正極和負(fù)極之間往復(fù)脫嵌來進(jìn)行充電和放電，以鋰離子電池為代表的二次電池具有能量密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)，以及無污染、無記憶效應(yīng)等突出特點(diǎn)。因此，二次電池作為清潔能源，已由電子產(chǎn)品逐漸普及到電動(dòng)汽車等大型裝置領(lǐng)域，以適應(yīng)環(huán)境和能源的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

2、隨著電子產(chǎn)品、電動(dòng)汽車等裝置的發(fā)展，人們對(duì)二次電池的能量密度和快速充電性能也提出了更高的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了達(dá)到上述目的，本技術(shù)提供了一種正極極片，其可以改善包含其的電池的能量密度、循環(huán)性能和快速充電性能；本技術(shù)還提供一種用于制備該正極極片的方法、包含該正極極片的電池和用電裝置。

2、本技術(shù)第一方面的實(shí)施例提供一種正極極片，其包括正極活性材料。正極活性材料包括：內(nèi)核，包括含鎳的鋰過渡金屬氧化物，其中，基于含鎳的鋰過渡金屬氧化物中過渡金屬元素的總摩爾數(shù)計(jì)，ni元素的摩爾數(shù)占比大于等于0.7；以及包覆層，包覆于內(nèi)核的至少部分表面，包覆層包括鎳鹽顆粒。

3、并非意在受限于任何理論或解釋，本技術(shù)實(shí)施例的正極極片包括上述正極活性材料，能夠使得高鎳正極材料體系電池兼具高能量密度、良好的循環(huán)性能和良好的快速充電性能。具體地，正極活性材料的內(nèi)核包括上述含鎳的鋰過渡金屬氧化物，即，高鎳正極材料，由此可以使得正極活性材料具備較高的理論克容量，從而允許電池具備較高的能量密度。正極活性材料的包覆層包括鎳鹽顆粒，一方面，鎳鹽顆粒具有較低的鎳含量，由此不僅具有較高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，而且不易與快充高導(dǎo)電解液發(fā)生劇烈反應(yīng)，從而可以延緩高鎳正極材料與電解液的接觸；另一方面，相較于相關(guān)技術(shù)中的低鎳三元材料層，含鎳鹽顆粒的包覆層可以承受更大的應(yīng)力，由此可以抑制循環(huán)過程中正極活性材料顆粒的開裂現(xiàn)象，降低高鎳正極材料粉化、失活的風(fēng)險(xiǎn)。因此，本技術(shù)實(shí)施例的正極極片還可以有效提升電池的循環(huán)性能。此外，鎳鹽顆粒具備良好的離子傳輸能力，可以使得正極活性材料保持良好的離子傳輸性能，從而允許電池具備良好的快速充電性能。

4、另外，相較于相關(guān)技術(shù)中的低鎳三元正極材料，本技術(shù)實(shí)施例中的鎳鹽顆粒制備成本低、制備工藝成熟，由此還可以降低二次電池的成本，提升二次電池的產(chǎn)能。

5、因此，本技術(shù)實(shí)施例的正極極片應(yīng)用于二次電池，可以使得電池兼具高能量密度、高產(chǎn)能、良好的循環(huán)性能和良好的快速充電性能。

6、在本技術(shù)任意實(shí)施方式中，基于內(nèi)核的總質(zhì)量計(jì)，內(nèi)核中ni元素的質(zhì)量百分含量為w1％；基于包覆層的總質(zhì)量計(jì)，包覆層中ni元素的質(zhì)量百分含量為w2％；正極活性材料滿足：w2＜w1。由此，有助于延緩內(nèi)核與快充高導(dǎo)電解液的接觸，從而有助提升正極活性材料在快速充電過程中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，進(jìn)而可以提升電池的循環(huán)性能和快速充電性能。

7、在本技術(shù)任意實(shí)施方式中，包覆層包括沿遠(yuǎn)離內(nèi)核的方向?qū)盈B分布的多個(gè)鎳鹽顆粒層。

8、可選地，多個(gè)鎳鹽顆粒層中，遠(yuǎn)離內(nèi)核的鎳鹽顆粒層中ni元素的質(zhì)量百分含量小于靠近內(nèi)核的鎳鹽顆粒層中ni元素的質(zhì)量百分含量。

9、當(dāng)包覆層包括上述多個(gè)鎳鹽顆粒層時(shí)，多個(gè)鎳鹽顆粒層可將內(nèi)核在循環(huán)過程中積累的應(yīng)力釋放出來。尤其是，當(dāng)多個(gè)鎳鹽顆粒層中ni元素的質(zhì)量百分含量沿遠(yuǎn)離內(nèi)核的方向依次遞減時(shí)，多個(gè)鎳鹽顆粒層還可以逐層緩慢地釋放應(yīng)力。由此，可以顯著降低正極活性材料顆粒發(fā)生開裂的風(fēng)險(xiǎn)，從而延緩內(nèi)核與快充高導(dǎo)電解液的接觸，降低高鎳正極材料粉化、失活的風(fēng)險(xiǎn)。

10、在本技術(shù)任意實(shí)施方式中，包覆層的厚度為100nm-5μm，可選為200nm-900nm。

11、在本技術(shù)任意實(shí)施方式中，內(nèi)核的體積分布粒徑dv50為1.2μm-15μm，可選為10μm-15μm。

12、當(dāng)包覆層的厚度和/或內(nèi)核的體積分布粒徑dv50滿足所給范圍時(shí)，不僅可以有效延緩內(nèi)核與快充高導(dǎo)電解液的接觸，而且可以使得正極活性材料具有較高的理論克容量。

13、在本技術(shù)任意實(shí)施方式中，鎳鹽顆粒的體積分布粒徑dv50為50nm-500nm，可選為50nm-200nm。

14、當(dāng)鎳鹽顆粒的體積分布粒徑dv50滿足所給范圍時(shí)，一方面有助于形成致密的包覆層，從而延緩內(nèi)核與快充高導(dǎo)電解液的接觸，進(jìn)而有助于提升電池的循環(huán)性能；另一方面有助于減小正極極片中正極活性材料顆粒之間的孔隙，從而提升正極膜層的壓實(shí)密度，進(jìn)而有助于提升電池的能量密度。

15、在本技術(shù)任意實(shí)施方式中，含鎳的鋰過渡金屬氧化物包括linixcoymnzo2，其中，0.7≤x＜1.0，0＜y＜0.3，0＜z＜0.3。由此，可以允許二次電池兼具高能量密度和良好的循環(huán)性能。

16、在本技術(shù)任意實(shí)施方式中，鎳鹽顆粒包括鎳的含氧酸鹽。

17、可選地，鎳鹽顆粒包括醋酸鎳、硅酸鎳或碳酸鎳中的至少一者。

18、上述種類的鎳鹽顆粒具有較低的鎳含量和良好的離子傳輸能力，由此可以提升電池的循環(huán)性能和快速充電性能。

19、在本技術(shù)任意實(shí)施方式中，正極極片包括正極集流體以及位于正極集流體至少一側(cè)的正極膜層，正極活性材料分布于正極膜層中。其中，正極膜層的壓實(shí)密度大于等于3.6g/cm3，可選為3.6g/cm3-4.6g/cm3。由此，可以使正極膜層中的正極活性材料顆粒緊密接觸，提高單位體積內(nèi)的正極活性材料含量，從而允許二次電池具備較高的能量密度。

20、本技術(shù)第二方面的實(shí)施例提供一種用于制備正極極片的方法，包括：提供初始正極極片，初始正極極片包括初始正極顆粒，初始正極顆粒包括含鎳的鋰過渡金屬氧化物，其中，基于含鎳的鋰過渡金屬氧化物中過渡金屬元素的總摩爾數(shù)計(jì)，ni元素的摩爾數(shù)占比大于等于0.7；將初始正極極片浸漬于鎳鹽溶液中并烘干，以在初始正極顆粒的至少部分表面形成包括鎳鹽顆粒的包覆層，得到正極極片。正極極片包括正極活性材料，正極活性材料包括：內(nèi)核，包括含鎳的鋰過渡金屬氧化物，其中，基于含鎳的鋰過渡金屬氧化物中過渡金屬元素的總摩爾數(shù)計(jì)，ni元素的摩爾數(shù)占比大于等于0.7；以及包覆層，包覆于內(nèi)核的至少部分表面，包覆層包括鎳鹽顆粒。

21、根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例的方法，制備的正極極片包括上述正極活性材料，能夠使得高鎳正極材料體系電池兼具高能量密度、良好的循環(huán)性能和良好的快速充電性能。具體地，正極活性材料的內(nèi)核包括上述含鎳的鋰過渡金屬氧化物，即，高鎳正極材料，由此可以使得正極活性材料具備較高的理論克容量，從而允許電池具備較高的能量密度。正極活性材料的包覆層包括鎳鹽顆粒，一方面，鎳鹽顆粒具有較低的鎳含量，由此不僅具有較高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，而且不易與快充高導(dǎo)電解液發(fā)生劇烈反應(yīng)，從而可以延緩高鎳正極材料與電解液的接觸；另一方面，相較于相關(guān)技術(shù)中的低鎳三元材料層，含鎳鹽顆粒的包覆層可以承受更大的應(yīng)力，由此可以抑制循環(huán)過程中正極活性材料顆粒的開裂現(xiàn)象，降低高鎳正極材料粉化、失活的風(fēng)險(xiǎn)。因此，本技術(shù)實(shí)施例的正極極片還可以有效提升電池的循環(huán)性能。此外，鎳鹽顆粒具備良好的離子傳輸能力，可以使得正極活性材料保持良好的離子傳輸性能，從而允許電池具備良好的快速充電性能。

22、另外，根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例的方法通過浸漬的方式在初始正極顆粒的至少部分表面形成包括鎳鹽顆粒的包覆層，不僅操作簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，而且可以提升正極膜層的壓實(shí)密度。由此，還可以提升二次電池的產(chǎn)能和能量密度。

23、因此，根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例的方法制備的正極極片應(yīng)用于二次電池，可以有效提升電池的能量密度、產(chǎn)能、循環(huán)性能和快速充電性能。

24、在本技術(shù)任意實(shí)施方式中，將初始正極極片浸漬于鎳鹽溶液中并烘干，包括：將初始正極極片依次浸漬于多種鎳鹽溶液中并烘干，以在初始正極顆粒的至少部分表面形成層疊分布的多個(gè)鎳鹽顆粒層。

25、可選地，多種鎳鹽溶液中，基于鎳鹽溶液中固體組份的總質(zhì)量計(jì)，ni元素的質(zhì)量百分含量依次遞減。

26、上述實(shí)施方式可以在初始正極顆粒的至少部分表面形成層疊分布的多個(gè)鎳鹽顆粒層。由此，在充放電循環(huán)過程中，多個(gè)鎳鹽顆粒層可將內(nèi)核在積累的應(yīng)力釋放出來。尤其是，當(dāng)多個(gè)鎳鹽顆粒層中ni元素的質(zhì)量百分含量沿遠(yuǎn)離內(nèi)核的方向依次遞減時(shí)，多個(gè)鎳鹽顆粒層還可以逐層緩慢地釋放應(yīng)力。由此，可以顯著降低正極活性材料顆粒發(fā)生開裂的風(fēng)險(xiǎn)，從而延緩內(nèi)核與快充高導(dǎo)電解液的接觸，降低高鎳正極材料粉化、失活的風(fēng)險(xiǎn)。

27、在本技術(shù)任意實(shí)施方式中，鎳鹽溶液中，ni元素的摩爾濃度為0.05mol/l-0.6mol/l。由此，有助于在初始正極顆粒表面形成合適粒徑的鎳鹽顆粒，以及形成合適厚度的鎳鹽顆粒層。

28、在本技術(shù)任意實(shí)施方式中，基于鎳鹽溶液中固體組份的總質(zhì)量計(jì)，ni元素的質(zhì)量百分含量為5％-60％。當(dāng)ni元素的質(zhì)量百分含量滿足所給范圍時(shí)，可以使得包覆層具有合適的ni元素含量，從而使得包覆層在電池的充放電循環(huán)過程中保持良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

29、在本技術(shù)任意實(shí)施方式中，鎳鹽溶液中，固體組份包括鎳鹽以及任選的添加劑。

30、可選地，任選的添加劑包括粘結(jié)劑和/或?qū)щ妱?/p>

31、更可選地，粘結(jié)劑包括水性粘結(jié)劑；導(dǎo)電劑包括導(dǎo)電碳材料。

32、由此，有助于形成厚度合適且ni元素含量合適的包覆層。

33、在本技術(shù)任意實(shí)施方式中，初始正極極片包括正極集流體以及位于正極集流體至少一側(cè)的初始正極膜層，初始正極膜層的壓實(shí)密度為3.1g/cm3-4.1g/cm3。由此，可以使得制備的正極極片具有較高的壓實(shí)密度，從而允許二次電池具備高能量密度。

34、本技術(shù)第三方面的實(shí)施例提供一種電池，包括第一方面的正極極片，或者根據(jù)第二方面的方法制備的正極極片。該電池至少可以具備高能量密度、良好的循環(huán)性能和良好的快速充電性能。

35、在本技術(shù)任意實(shí)施方式中，電池單體還包括電解液，電解液在25℃下的離子電導(dǎo)率為10ms/cm以上，可選為10ms/cm-18ms/cm。由此可以允許電池具備良好的快速充電性能。

36、本技術(shù)第四方面的實(shí)施例提供一種用電裝置，包括第三方面的電池。

37、本技術(shù)實(shí)施例的用電裝置包括第三方面的電池，因而至少具有與電池相同的優(yōu)勢(shì)。