一种正极活性材料及其制备方法和锂离子电池与流程

本发明涉及一种正极活性材料及其制备方法和锂离子电池，涉及锂离子电池。

背景技术：

1、锂离子电池是一种二次电池，主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。正极活性材料是锂离子电池性能的决定性因素，直接决定锂离子电池的综合性能。三元正极活性材料，例如，镍钴锰酸锂(ncm)和镍钴铝酸锂(nca)是目前正极活性材料的研究热点，但是，现有材料中，三元正极活性材料的循环稳定性还有待提高。

技术实现思路

1、本发明提供一种正极活性材料及其制备方法，用于提高三元正极活性材料的结构稳定性，提高锂离子电池的循环性能。

2、本发明还提供一种包括上述正极活性材料的锂离子电池，具有较好的循环性能。

3、本发明第一方面提供一种正极活性材料，所述正极活性材料的化学组成为li1+a[nixcoym1zm2b]o2±cad，0＜a＜0.2，0.5≤x＜1，0＜y＜0.3，0＜z＜0.3，0＜b＜0.2，c＜0.02，0≤d≤0.05，x+y+z+b＝1；

4、m1为mn、al中的一种或两种，m2为zr、mg、ti、te、al、ca、sr、sb、nb、pb、v、ge、se、w、mo、zn、ce、y中的一种或多种；a为f、cl、s中的一种；

5、第一颗粒的化学组成中ni元素对应的x值为x1，第二颗粒的化学组成中ni元素的x值为x2，0.005≤(x1-x2)≤0.07；

6、所述第一颗粒是指在粒度等于正极活性材料d10的颗粒，所述第二颗粒是指粒度等于正极活性材料d90的颗粒。

7、在一种具体实施方式中，所述第一颗粒的化学组成中co元素对应的y值为y1，所述第二颗粒的化学组成中co元素对应的y值为y2，y2＞y1。

8、在一种具体实施方式中，(x1-x2)＞(y2-y1)。

9、在一种具体实施方式中，所述第一颗粒的化学组成中m1元素对应的z值为z1，所述第二颗粒的化学组成中m1元素对应的z值为z2，z2＞z1。

10、在一种具体实施方式中，(x1-x2)＞(z2-z1)。

11、在一种具体实施方式中，所述第一颗粒的化学组成中m2元素对应的b值为b1，所述第二颗粒的化学组成中m2元素对应的b值为b2，b1＝b2。

12、在一种具体实施方式中，组成所述第一颗粒的一次颗粒的尺寸为r1，组成所述第二颗粒的一次颗粒的尺寸为r2，r1＜r2。

13、在一种具体实施方式中，r1≥0.85r2。

14、本发明第二方面提供上述任一所述的正极活性材料的制备方法，包括如下步骤：

15、将镍源、钴源、m1源混合并制备得到正极活性材料前驱体；所述正极活性材料前驱体包括第一正极活性材料前驱体和第二正极活性材料前驱体；

16、所述第一正极活性材料前驱体的尺寸小于第二正极活性材料前驱体的尺寸，所述第一正极活性材料前驱体的化学组成中ni元素的摩尔含量为w1，所述第二正极活性材料前驱体的化学组成中ni元素的摩尔含量为w2，w1-w2≥0.005；

17、将所述正极活性材料前驱体、锂源、m2源混合形成混合物料；

18、将所述混合物料在氧气或空气氛围下烧结得到正极活性材料。

19、本发明第三方面提供一种锂离子电池，包括上述任一所述的正极活性材料。

20、本发明提供一种正极活性材料，通过控制不同粒度颗粒中的ni含量，能够避免不同粒度的二次颗粒在电池循环过程中衰减不一致的问题，提高锂离子电池的循环稳定性。

技术特征：

1.一种正极活性材料，其特征在于，所述正极活性材料的化学组成为li1+a[nixcoym1zm2b]o2±cad，0＜a＜0.2，0.5≤x＜1，0＜y＜0.3，0＜z＜0.3，0＜b＜0.2，c＜0.02，0≤d≤0.05，x+y+z+b＝1；

2.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述第一颗粒的化学组成中co元素对应的y值为y1，所述第二颗粒的化学组成中co元素对应的y值为y2，y2＞y1。

3.根据权利要求2所述的正极活性材料，其特征在于，(x1-x2)＞(y2-y1)。

4.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述第一颗粒的化学组成中m1元素对应的z值为z1，所述第二颗粒的化学组成中m1元素对应的z值为z2，z2＞z1。

5.根据权利要求4所述的正极活性材料，其特征在于，(x1-x2)＞(z2-z1)。

6.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述第一颗粒的化学组成中m2元素对应的b值为b1，所述第二颗粒的化学组成中m2元素对应的b值为b2，b1＝b2。

7.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，组成所述第一颗粒的一次颗粒的尺寸为r1，组成所述第二颗粒的一次颗粒的尺寸为r2，r1＜r2。

8.根据权利要求7所述的正极活性材料，其特征在于，r1≥0.85r2。

9.一种权利要求1-8任一项所述的正极活性材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

10.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的正极活性材料。

技术总结
本发明提供一种正极活性材料及其制备方法和锂离子电池。本发明第一方面提供一种正极活性材料，其化学组成为Li1+a[NixCoyM1zM2b]O2±cAd，M1为Mn、Al中的一种或两种，M2为Zr、Mg、Ti、Te、Al、Ca、Sr、Sb、Nb、Pb、V、Ge、Se、W、Mo、Zn、Ce、Y中的一种或多种，A为F、Cl、S中的一种。本发明通过控制不同粒度的二次颗粒中的Ni含量，能够避免不同粒度的二次颗粒在电池循环过程中衰减不一致的问题，提高锂离子电池的循环稳定性。

技术研发人员：于建,黄晓笑,袁徐俊
受保护的技术使用者：宁波容百新能源科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25