本申请的实施例提供了正极材料、电化学装置和电子装置。正极材料包括：锂钴氧化物，锂钴氧化物具有P63mc结构；以及包覆物，包覆物存在于锂钴氧化物的至少部分表面上，包覆物具有P63mc结构。本申请通过采用均具有P63mc结构的锂钴氧化物和包覆物，保证了包覆物与锂钴氧化物在电化学装置的整个循环过程中的晶格匹配，减小了由包覆物形成的包覆层的损坏，并且使得在高电压循环过程中的正极材料的氧脱出量和钴溶出量大幅度减少，提升了电化学装置的循环性能。性能。性能。
【技术实现步骤摘要】
正极材料、电化学装置和电子装置
[0001]本申请涉及电化学储能领域，尤其涉及正极材料、电化学装置和电子装置。
技术介绍
[0002]近年来，随着电子产品和电动汽车的快速发展，对电化学装置(例如，锂离子电池)的循环性能的要求也越来越高。虽然目前存在各种各样的方法来改进电化学装置的循环性能，但是并不是在每个方面都已完全令人满意，期待这方面的进一步改进。
技术实现思路
[0003]本申请的实施例提供了一种正极材料，包括：锂钴氧化物，具有P63mc结构；以及包覆物，存在于锂钴氧化物的至少部分表面上，包覆物包括N
a
R
b
O
c
和/或M
d
O
e
中的至少一种，其中，0<a≤2，0<b<8，0<c<12，0<b/c≤1，N包括Al、K、Mn、Zn或Fe中的至少一种，R包括P、S或Si中的至少一种；其中，0<d<8，0<e<12，0<d/e≤2，M包括Mg、Al、Zn、Fe、Co、Be、Ni或Mn中的至少一种。
[0004]在一些实施例中，包覆物的平均粒径小于或等于300nm，锂钴氧化物的平均粒径为10μm至30μm。
[0005]在一些实施例中，包覆物的平均粒径与锂钴氧化物的平均粒径的比值小于或等于0.02。
[0006]在一些实施例中，包覆物形成的包覆层的平均厚度小于或等于400nm。
[0007]在一些实施例中，包覆物具有P63mc结构。
[0008]在一些实施例中，锂钴氧化物包括Li和Co元素以及可选地包含T元素，其中，T元素包括Al、Mg、Ti、Mn、Fe、Ni、Zn、Cu、Nb、Cr、Y或Zr中的至少一种；Co和T元素的摩尔含量之和为n
Co+T
，Li元素的摩尔含量为n
Li
，n
Li
与n
Co+T
的比值x为0.6<x<0.95，T元素的摩尔含量为n
T
，n
T
与n
Co+T
的比值y为0≤y<0.15。
[0009]在一些实施例中，锂钴氧化物还包括Na元素，Na元素的摩尔含量为n
Na
，n
Na
与n
Co+T
的比值z为0<z<0.03。
[0010]在一些实施例中，锂钴氧化物包括Li
x
Na
z
Co1‑
y
T
y
O2，其中0.6<x<0.95，0≤y<0.15，0≤z<0.03。
[0011]在一些实施例中，将前述正极材料与负极极片组装成电化学装置，其中，负极极片包括负极集流体和设置在负极集流体上的负极活性材料层，并且，基于正极材料的质量，电化学装置的容量不低于200mAh/g时，在3.0V至4.6V电压和0.5C倍率下循环20圈，平均每圈循环在负极活性材料层的表面的Co堆积浓度增量为U，U≤5ppm。
[0012]本申请的另一实施例还提供了一种电化学装置，包括：电极组件，电极组件包括正极极片、负极极片以及设置在正极极片和负极极片之间的隔离膜；其中，正极极片包括上述正极材料。
[0013]在一些实施例中，电化学装置在满放状态容量不低于200mAh/g时，在正极材料的
XRD图谱中，主峰在18
°‑
19
°
范围内，半高宽在0至0.5之间。
[0014]本申请的另一实施例提供了一种电子装置，包括上述的电化学装置。
[0015]本申请通过采用均具有P63mc结构的锂钴氧化物和包覆物，保证了包覆物与锂钴氧化物在电化学装置的整个循环过程中的晶格匹配，减小了由包覆物形成的包覆层的损坏，并且使得在高电压循环过程中的正极材料的氧脱出量和钴溶出量大幅度减少，提升了电化学装置的循环性能。
附图说明
[0016]图1示出了本申请的实施例的正极材料的示意图。
[0017]图2示出了本申请的实施例的电化学装置的展开剖面图。
[0018]图3示出了本申请的实施例的图2的电化学装置的更详细的视图。
具体实施方式
[0019]下面的实施例可以使本领域技术人员更全面地理解本申请，但不以任何方式限制本申请。
[0020]R
‑
3m相锂钴氧化物(例如，钴酸锂)在高于4.6V电压下晶体结构极不稳定，伴随着严重的容量衰减。尤其是随着电压进一步升高，Li
+
大量脱出，晶体结构将发生一系列不可逆的相变(O3到H1
‑
3，H1
‑
3到O1)，使得正极材料循的环性能和安全性能大大降低。另外，高电压下界面副反应加剧，Co金属溶出严重，并且常规电解液在高电压下分解加速、失效加快，因而电化学装置的容量衰减十分严重。
[0021]为了缓解容量衰减，目前通过掺杂(例如，Al、Mg、Ti)和包覆(Al2O3、MgO)等手段对锂钴氧化物进行改性。然而，基于R
‑
3m相锂钴氧化物进行的掺杂和包覆改性，在充电电压大于4.6V时，改善效果不佳，容量衰减持续恶化。另外，大部分元素的掺杂都是通过推迟不可逆相变来提高正极材料的结构稳定性，但该方法在高于4.6V电压后对结构的稳定效果并不明显。此外，掺杂量增多，正极材料的理论容量损失会增大。
[0022]层状锂钴氧化物正极材料在高电压脱锂时，高价Co与O能带交叠加重，造成O不断参与电化学反应，正极材料颗粒由内而外持续释氧。随着氧失去，晶格失稳，Co极易从晶格溶出，目前常使用氧化物、氟化物或阴离子化合物进行包覆。但在循环过程中，层状锂钴氧化物存在明显的晶格膨胀和收缩，高达百分之十五。常规的氧化物、氟化物或阴离子化合物包覆往往晶格不匹配，包覆层在循环过程遭到破坏，保护效果并不理想。本申请通过包覆惰性物质有效阻隔电解液对活性氧的攻击，通过同构型包覆物保证包覆物与锂钴氧化物在整个循环过程的晶格匹配，减小包覆层的损坏。通过采用本申请的正极材料，实现了锂钴氧化物在高电压(>4.6V)下的结构可逆性和循环稳定性，实现高容量、长稳定循环。
[0023]如图1所示，图1示出了本申请的实施例的正极材料的示意图。正极材料包括锂钴氧化物100和包覆物200。在一些实施例中，锂钴氧化物100具有P63mc结构。在一些实施例中，包覆物200存在于锂钴氧化物100的至少部分表面上，并且包覆物200具有P63mc结构。本申请通过采用均具有P63mc结构的锂钴氧化物100和包覆物200，保证了包覆物200与锂钴氧化物100在电化学装置的整个循环过程中的晶格匹配，减小本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种正极材料，包括：锂钴氧化物，具有P63mc结构；以及包覆物，存在于所述锂钴氧化物的至少部分表面上，所述包覆物包括N
a
R
b
O
c
和/或M
d
O
e
中的至少一种，其中，0<a≤2，0<b<8，0<c<12，0<b/c≤1，N包括Al、K、Mn、Zn或Fe中的至少一种，R包括P、S或Si中的至少一种；其中，0<d<8，0<e<12，0<d/e≤2，M包括Mg、Al、Zn、Fe、Co、Be、Ni或Mn中的至少一种。2.根据权利要求1所述的正极材料，满足以下条件的至少一者：a.所述包覆物的平均粒径小于或等于300nm，所述锂钴氧化物的平均粒径为10μm至30μm；b.所述包覆物的平均粒径与所述锂钴氧化物的平均粒径的比值小于或等于0.02。3.根据权利要求1所述的正极材料，其中，所述包覆物形成的包覆层的平均厚度小于或等于400nm。4.根据权利要求1所述的正极材料，其中，所述包覆物具有P63mc结构。5.根据权利要求1所述的正极材料，其中，所述锂钴氧化物包括Li和Co元素以及可选地包含T元素，其中，T元素包括Al、Mg、Ti、Mn、Fe、Ni、Zn、Cu、Nb、Cr、Y或Zr中的至少一种；所述Co和T元素的摩尔含量之和为n
Co+T
，所述Li元素的摩尔含量为n
Li
，所述n
Li
与所述n
【专利技术属性】
技术研发人员：吴霞，
申请(专利权)人：东莞新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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