本發(fā)明涉及一種正極活性材料及包含其的正極。
背景技術(shù)：
1、隨著科技發(fā)展和對移動設(shè)備的需求增加，對作為能量來源的二次電池的需求已經(jīng)迅速增加。在這些二次電池中，能量密度高、電壓高、循環(huán)壽命長并且自放電率低的鋰二次電池已經(jīng)商業(yè)化并廣泛使用。此外，隨著諸如電動車輛等技術(shù)的近期發(fā)展，對高容量二次電池的需求正在增加。
2、當驅(qū)動鋰二次電池時，在循環(huán)過程中反復(fù)發(fā)生體積膨脹-收縮，因此正極劣化并開裂，這降低了電池電芯的容量并增加了電阻。特別地，當使用ni含量為80原子％以上的高鎳正極活性材料以增加二次電池的容量時，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性降低，導(dǎo)致產(chǎn)生大量開裂，因此隨著循環(huán)的進行，二次電池的壽命嚴重劣化。
3、為了克服這些缺點，可以使用單顆粒或準單顆粒。然而，當使用單顆?；驕蕟晤w粒形式的正極活性材料時，與電解質(zhì)的接觸界面減小，因此存在以下問題：鋰離子擴散路徑比常規(guī)的二次顆粒形式的正極活性材料更長，并且由于過度燒制導(dǎo)致形成表面巖鹽結(jié)構(gòu)，因此輸出性能較差。這樣的輸出性能劣化傾向于隨著單顆粒或準單顆粒的尺寸增加而加劇。
4、因此，為了補償單顆粒的問題，通常通過將小直徑顆粒和二次顆粒以雙峰方式混合來制造鋰二次電池。然而，當如上所述應(yīng)用雙峰正極活性材料時，存在以下問題：相對脆弱的二次顆粒的破碎進一步增加，因此與電解質(zhì)的副反應(yīng)增加。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、[技術(shù)問題]
2、本發(fā)明的一個方面是提供了一種具有優(yōu)異的壽命性質(zhì)和優(yōu)異的總體性質(zhì)(例如容量和輸出性質(zhì))的單顆?；驕蕟晤w粒形式的高鎳正極活性材料以及應(yīng)用所述正極活性材料的二次電池。
3、[技術(shù)方案]
4、通過為了解決上述問題的廣泛且深入的研究和實驗，本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，上述目的可以通過在單顆?；驕蕟晤w粒形式的高鎳正極活性材料中，將所述正極活性材料的d50、結(jié)核的平均粒徑和形成在所述正極活性材料的表面上的涂覆層中所含的co的含量調(diào)整至適當?shù)谋嚷蕘韺崿F(xiàn)。
5、具體地，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種正極活性材料，其包含鎳類鋰復(fù)合金屬氧化物和涂覆層，所述鎳類鋰復(fù)合金屬氧化物在除鋰以外的過渡金屬中的ni含量為80原子％以上并且是單顆?；驕蕟晤w粒形式，所述涂覆層位于所述鎳類鋰復(fù)合金屬氧化物的表面上并且含有鈷，其中，所述正極活性材料滿足以下式1。
6、[式1]1≤xy/z≤3
7、在以上式1中，x(摩爾％)是基于100摩爾的所述鎳類鋰復(fù)合金屬氧化物的所述涂覆層中的co的摩爾數(shù)，y(μm)是所述鎳類鋰復(fù)合金屬氧化物的結(jié)核的平均粒徑，z(μm)是所述正極活性材料的d50，并且z為5μm至12μm。
8、根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種正極，其包含正極活性材料層，所述正極活性材料層含有所述正極活性材料。
9、[有益效果]
10、在單顆?；驕蕟晤w粒形式的高鎳正極活性材料中，本發(fā)明可以通過將正極活性材料的d50、結(jié)核的平均粒徑和形成在正極活性材料的表面上的涂覆層中所含的co的含量調(diào)整至適當?shù)谋嚷蕘韺崿F(xiàn)降低表面電阻和減少開裂發(fā)生的效果。
11、即，本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過將正極活性材料顆粒各自的結(jié)核數(shù)量和鈷涂覆量控制在滿足特定式的范圍內(nèi)，可以使正極活性材料的界面電阻最小化。
12、即，包含應(yīng)用了本發(fā)明的正極活性材料的正極的鋰二次電池具有改善循環(huán)過程中的壽命性質(zhì)、電阻低并且輸出性質(zhì)優(yōu)異的效果。
1.一種正極活性材料，其包含：
2.如權(quán)利要求1所述的正極活性材料，其中，所述鎳類鋰復(fù)合金屬氧化物由以下式2表示：
3.如權(quán)利要求1所述的正極活性材料，其中，x為1摩爾％至5摩爾％。
4.如權(quán)利要求1所述的正極活性材料，其中，y為1μm至10μm。
5.如權(quán)利要求1所述的正極活性材料，其中，z與y之比z/y為1至3。
6.如權(quán)利要求1所述的正極活性材料，其中，相對于所述鎳類鋰復(fù)合金屬氧化物，所述正極活性材料包含1摩爾％至5摩爾％的鋰副產(chǎn)物。
7.如權(quán)利要求1所述的正極活性材料，其中，所述鎳類鋰復(fù)合金屬氧化物的平均晶粒尺寸為170nm至300nm。
8.如權(quán)利要求1所述的正極活性材料，其中，所述鎳類鋰復(fù)合金屬氧化物的應(yīng)變值為200×10-6至380×10-6。
9.一種正極，其包含正極活性材料層，所述正極活性材料層包含權(quán)利要求1所述的正極活性材料。
10.如權(quán)利要求9所述的正極，其中，所述正極活性材料相對于所述正極中包含的正極活性材料的總重量的含量為90重量％至100重量％。
11.如權(quán)利要求9所述的正極，其中，相對于全部正極活性材料，尺寸為5μm至7μm的正極活性材料的比率為80體積％以上。
12.一種鋰二次電池，其包含：權(quán)利要求9所述的正極；負極；和電解質(zhì)。