一种正极活性材料和二次电池的制作方法

本发明涉及电池，具体涉及一种正极活性材料和二次电池。

背景技术：

1、二次电池，例如锂离子电池，由于具有较高的能量密度、较长的循环寿命以及较优的安全性能等众多优点，在各大领域都具有广泛应用。近年来，快速发展的动力电池市场对二次电池提出了日益增长的能量密度需求。层状三元正极材料由于具有较高的能量密度优势成为锂离子电池正极活性材料的主要发展方向。层状三元材料中的ni含量提高可以进一步提高电池的能量密度，因此近年来高镍三元正极材料成为研究者们致力开发研究的正极活性材料体系。然而ni含量的升高会造成正极活性材料的结构稳定性进一步下降，充放电过程中晶格参数的剧烈变化会导致微裂纹的形成，使电解液渗入并侵蚀二次颗粒内部，导致副反应的明显加剧，微裂纹破坏严重时最终导致二次颗粒的破碎，造成正极活性材料的热稳定性、结构稳定性和循环稳定性同时降低，是限制其商业化规模使用的重要因素。

2、因此，需要一种具有较高的热稳定性、结构稳定性和循环稳定性的正极活性材料。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中正极活性材料的热稳定性、结构稳定性和循环稳定性较差的问题，从而提供一种正极活性材料和二次电池。

2、本发明提供一种正极活性材料，所述正极活性材料包括二次颗粒，所述二次颗粒由若干个一次颗粒组成，所述一次颗粒的长径比为3-15；所述正极活性材料的dv50为d0μm，在30kn/cm2的压力下，所述正极活性材料的dv50为d1μm，满足1.05≤d0/d1≤1.50。

3、可选的，5≤d0≤20，5.1≤d1≤23。

4、可选的，所述正极活性材料包含含有锂镍钴的氧化物，所述正极活性材料中的镍的摩尔含量与所述正极活性材料中除锂之外的金属元素的总摩尔含量之比大于60％。

5、可选的，所述正极活性材料满足如下特征中的至少一者：(ⅰ)所述正极活性材料的dv99为d2μm，在30kn/cm2的压力下，所述正极活性材料的dv99为d3μm，满足1.02≤d2/d3≤1.35；(ⅱ)所述正极活性材料的dn10为d4μm，在30kn/cm2的压力下，所述正极活性材料的dn10为d5μm，满足1.5≤d4/d5≤18.5。

6、可选的，包含满足如下条件的二次颗粒：所述二次颗粒的中心为a点，所述一次颗粒的中心为b点，所述a点与所述b点的连线与所述中心为b点的一次颗粒最长径在朝向a点方向形成的夹角为θ，满足-50°≤θ≤50°。

7、可选的，所述一次颗粒的长度为100nm-1500nm，所述一次颗粒的宽度为50nm-300nm。

8、可选的，至少部分所述二次颗粒上具有孔，所述孔满足如下特征中的至少一者：(ⅲ)在所述二次颗粒横截面积为1μm2的区域对应的所述孔的数量为5个-15个；(ⅳ)在所述二次颗粒横截面积为1μm2的区域所述孔的面积为0.01μm2～0.04μm2。

9、可选的，对于质量为1.5g的正极活性材料，平铺面积为1.3mm2，在压力为30kn下的正极活性材料的密度为3.0g/cm3-3.8g/cm3。

10、可选的，所述正极活性材料包含元素me，元素me包括nb、w、ti、ta、mo、sr、sb、cr、al、v和ru中的一种或多种。

11、可选的，所述正极活性材料还包括包覆层，所述包覆层包覆所述一次颗粒或者所述二次颗粒，所述包覆层含有包覆元素，所述包覆元素选自sn、b、p、zr和sr中的一种或多种。

12、可选的，所述正极活性材料包含化学式为lixniycozmkmepo2的化合物，m包括mn和/或al，0.95≤x≤1.05，0.6≤y≤0.95，0≤z≤0.2，0≤k≤0.4，0≤p≤0.1。

13、本发明还提供一种二次电池，包括：正极极片，所述正极极片包括正极集流体和设置于所述正极集流体表面的正极合剂层，正极合剂层的材料包括以上所述的正极活性材料。

14、本发明技术方案，具有如下优点：

15、本发明提供的正极活性材料，所述正极活性材料包括二次颗粒，所述二次颗粒由若干个一次颗粒组成，所述一次颗粒的长径比为3-15；所述正极活性材料的dv50为d0μm，在30kn/cm2的压力下，所述正极活性材料的dv50为d1μm，满足1.05≤d0/d1≤1.50。所述正极活性材料在受到压力前后，dv50的变化率反映了颗粒的破碎程度，所述正极活性材料满足1.05≤d0/d1≤1.50，说明所述正极活性材料具有较高的抗压性，可以保持较高的机械强度，所述一次颗粒在高荷电压状态下可以均匀收缩，可以缓解所述二次颗粒发生破碎的现象，可以有效避免因二次颗粒发生破碎导致产生更多的界面，避免正极活性材料副反应加剧，提高一次颗粒之间的电化学连接性，同时一次颗粒间结合紧密增强了二次颗粒的机械强度，使得其对抗颗粒破碎的能力增强，因此，提高了所述正极活性材料的热稳定性和结构稳定性，其也避免了颗粒破碎导致二次电池的产气增加引起的二次电池体积膨胀率的增长，因此，所述正极活性材料的循环稳定性较高。综上，所述正极活性材料具有较高的热稳定性、结构稳定性和循环稳定性。

16、本发明提供的二次电池，包括：正极极片，所述正极极片包括正极集流体和设置于所述正极集流体表面的正极合剂层，正极合剂层的材料包括以上所述的正极活性材料。所述正极活性材料中颗粒微裂纹现象的减小，可以提高所述二次电池的循环性能和安全性能，也可以降低二次电池的循环直流阻抗增长速率，进而提高所述二次电池的循环寿命，因此所述二次电池具有较高的循环寿命和较优异的安全性能。

技术特征：

1.一种正极活性材料，其特征在于，所述正极活性材料包括二次颗粒，所述二次颗粒由若干个一次颗粒组成，所述一次颗粒的长径比为3-15；所述正极活性材料的dv50为d0μm，在30kn/cm2的压力下，所述正极活性材料的dv50为d1μm，满足1.05≤d0/d1≤1.50。

2.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，5≤d0≤20，5.1≤d1≤23。

3.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述正极活性材料包含有锂镍钴的氧化物，所述正极活性材料中的镍的摩尔含量与所述正极活性材料中除锂之外的金属元素的总摩尔含量之比大于60％。

4.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述正极活性材料满足如下特征中的至少一者：

5.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，包含满足如下条件的二次颗粒：所述二次颗粒的中心为a点，所述一次颗粒的中心为b点，所述a点与所述b点的连线与所述中心为b点的一次颗粒最长径在朝向a点方向形成的夹角为θ，满足-50°≤θ≤50°。

6.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述一次颗粒的长度为100nm-1500nm，所述一次颗粒的宽度为50nm-300nm。

7.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，至少部分所述二次颗粒上具有孔，所述孔满足如下特征中的至少一者：

8.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述正极活性材料包含元素me，元素me包括nb、w、ti、ta、mo、sr、sb、cr、al、v或ru中的一种或多种。

9.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述正极活性材料还包括包覆层，所述包覆层包覆所述一次颗粒或者所述二次颗粒，所述包覆层含有包覆元素，所述包覆元素选自sn、b、p、zr和sr中的一种或多种。

10.根据权利要求1至9任意一项所述的正极活性材料，其特征在于，所述二次颗粒包含化学式为lixniycozmkmepo2的化合物，m包括mn和/或al，0.95≤x≤1.05，0.6≤y≤0.95，0≤z≤0.2，0≤k≤0.4，0≤p≤0.1。

11.一种二次电池，其特征在于，包括：正极极片，所述正极极片包括正极集流体和设置于所述正极集流体表面的正极合剂层，正极合剂层的材料包括如权利要求1至10任意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和二次电池，所述正极活性材料包括二次颗粒，所述二次颗粒由若干个一次颗粒组成，所述一次颗粒的长径比为3‑15；所述正极活性材料的Dv50为D0μm，在30KN/cm<supgt;2</supgt;的压力下，所述正极活性材料的Dv50为D1μm，满足1.05≤D0/D1≤1.50。所述正极活性材料具有较高的热稳定性、结构稳定性和循环稳定性。

技术研发人员：陈福洲,贺理珀,欧阳云鹏
受保护的技术使用者：欣旺达动力科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12