一种高热安全正极活性材料制造技术

本发明专利技术提供了一种正极活性材料，所述正极活性材料中包括锂和过渡金属元素；所述过渡金属元素中包括镍元素；所述镍元素和锂元素的摩尔比0.5～0.96；所述正极活性材料在100％SOC截止电压为V1，该材料在该电压条件下热分解峰值温度为T1，所述正极活性材料在V2电压下，V2＝V1+0.05，该材料的热分解峰值温度为T2，T1和T2满足

【技术实现步骤摘要】
一种高热安全正极活性材料


[0001]本专利技术属于锂离子电池正极活性材料
，涉及一种正极活性材料，尤其涉及一种高热安全正极活性材料。

技术介绍

[0002]目前正极材料在使用过程中，由于不断充放电，会发生过充的现象，导致电池发热，材料发生释氧，从而导致电池发生热安全事故。随着锂离子电池的迅速发展，安全性能更加受到了业内的普遍关注，特别是对于三元正极材料，其热安全性能更是受到了广泛的关注，但是现有的针对于活性材料的安全性能的考虑的均具有较大的局限性。
[0003]因此，如何在保证活性材料的性能的基础上，在保证正极材料能够在电池中更好的发挥出性能的同时，更好的提高安全性能，已成为业内诸多一线研究人员亟待解决的问题之一。
[0004]另外，锂离子电池的安全性能和循环性能是电池的两个重要性能指标，通过对这些指标的确认，从而能够筛选出合适的电池材料，能够满足电池使用。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种正极活性材料，特别是一种高热安全正极活性材料。本专利技术提供的正极活性材料，在过充的时候，电池材料能够保持和正常工作电压条件下一样优异的安全性能，降低电池发生安全风险的情况。
[0006]本专利技术提供了一种正极活性材料，所述正极活性材料中包括锂和过渡金属元素；
[0007]所述过渡金属元素中包括镍元素；
[0008]所述镍元素和锂元素的摩尔比0.5～0.96；
[0009]所述正极活性材料在100％SOC截止电压为V1，该材料在该电压条件下热分解峰值温度为T1，所述正极活性材料在V2电压下，V2＝V1+0.05，该材料的热分解峰值温度为T2，其中，T1和T2满足
‑
15℃≤T1
‑
T2≤40℃。
[0010]优选的，所述T1和T2满足
‑
10℃≤T1
‑
T2≤40℃；
[0011]所述正极活性材料包括锂离子电池的正极活性材料。
[0012]优选的，所述100％SOC具体为，正极活性材料组成的锂离子电池首次充电后的满电状态；
[0013]所述100％SOC时，所述正极活性材料处于欠锂态。
[0014]优选的，所述T1和T2满足0℃≤T1
‑
T2≤20℃；
[0015]所述正极活性材料在V3电压下，V3＝V1+0.1，该材料的热分解峰值温度为T3，其中，T1和T3满足0℃≤T1
‑
T3≤50℃。
[0016]优选的，所述T1和T3满足0℃≤T1
‑
T3≤30℃，且T2和T3满足T2＞T3。
[0017]优选的，所述正极活性材料在V3电压下，V3＝V1+0.1，该材料的热分解起始温度为T3，其中，
‑
5℃≤T1
‑
T3≤45℃。
[0018]优选的，所述T1和T3满足0℃≤T1
‑
T3≤30℃。
[0019]优选的，所述正极活性材料在100％SOC截止电压为V1，该材料在该电压条件下热分解起始温度为t1，所述正极活性材料在V2电压下，V2＝V1+0.05，该材料的热分解起始温度为t2，其中，t1和t2满足
‑
15℃≤t1
‑
t2≤40℃。
[0020]优选的，所述t1和t2满足
‑
10℃≤t1
‑
t2≤20℃；
[0021]所述正极活性材料在V3电压下，V3＝V1+0.1，该材料的热分解起始温度为t3，其中，t1和t3满足
‑
5℃≤t1
‑
t3≤45℃。
[0022]优选的，所述t1和t3满足0℃≤t1
‑
t3≤30℃。
[0023]优选的，所述正极活性材料在V1电压下，热晗大小为H1，在V2电压下，热晗大小为H2，在V3电压下，热晗大小为H3，其中，H1、H2和H3满足H1≥H2≥H3。
[0024]优选的，所述H1、H2和H3满足1.1H2≥H1≥H2。
[0025]优选的，所述正极活性材料具有如式(I)所示的通式：
[0026]Li
1+a
[Ni
x
Co
y
M
z
M1
b
]O2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(I)；
[0027]其中，0.5≤x<1，0<y<0.3，0<z<0.3，0<a<0.2，0<b<0.2，并且x+y+z+b＝1；
[0028]M包括Mn和/或Al；
[0029]M1包括Zr、Mg、Ti、Te、Al、Ca、Sr、Sb、Nb、Pb、V、Ge、Se、W、Mo、Zn、Ce和Y中的一种或多种。
[0030]优选的，所述正极活性材料还包括包覆层；
[0031]所述包覆层为离子导体层；
[0032]所述包覆层的材料包括金属锂化物和/或非金属锂化物。
[0033]优选的，所述金属锂化物包括磷酸铁锂、钴酸锂、镍钴锰酸锂材料、锰酸锂、镍酸锂、钛酸锂、磷酸钛铝锂、钛酸镧锂、钽酸镧锂、磷酸锗铝锂、锂镧锆氧、镧锆铝锂氧、铌掺杂锂镧锆氧和钽掺杂锂镧锆氧中的一种或多种；
[0034]所述镍钴锰酸锂材料中的镍的摩尔含量＜60％；
[0035]所述非金属锂化物包括硼锂化合物、硫锂化合物和磷锂化合物中的一种或多种。
[0036]优选的，所述正极活性材料为可降低过充安全风险的正极活性材料；
[0037]所述降低过充安全风险的方法，包括，使得正极活性材料在100％SOC截止电压为V1，该材料在该电压条件下热分解峰值温度为T1，所述正极活性材料在V2电压下，V2＝V1+0.05，该材料的热分解峰值温度为T2，其中，T1和T2满足
‑
15℃≤T1
‑
T2≤40℃。
[0038]本专利技术提供了一种正极活性材料，所述正极活性材料中包括锂和过渡金属元素；所述过渡金属元素中包括镍元素；所述镍元素和锂元素的摩尔比0.5～0.96；所述正极活性材料在100％SOC截止电压为V1，该材料在该电压条件下热分解峰值温度为T1，所述正极活性材料在V2电压下，V2＝V1+0.05，该材料的热分解峰值温度为T2，其中，T1和T2满足
‑
15℃≤T1
‑
T2≤40℃。与现有技术相比，本专利技术针对现有的正极活性材料在安全性能上的存在的不足，虽然也有改进的技术方案指出，采用两种不同的正极活性物质组合，使得两者在100％SOC下的热分解温度，一种正极活性物质大于另外一种正极活性物质。但是，本专利技术研究认为，这种技术方案只通过对不同材料的DSC进行限定，没有考虑过一种材料在不同SOC下会有不同DSC性能，不能对材料的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正极活性材料，其特征在于，所述正极活性材料中包括锂和过渡金属元素；所述过渡金属元素中包括镍元素；所述镍元素和锂元素的摩尔比为(0.5～0.96)：1；所述正极活性材料在100％SOC截止电压为V1，该材料在该电压条件下热分解峰值温度为T1，所述正极活性材料在V2电压下，V2＝V1+0.05，该材料的热分解峰值温度为T2，其中，T1和T2满足
‑
15℃≤T1
‑
T2≤40℃。2.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述T1和T2满足
‑
10℃≤T1
‑
T2≤40℃；所述正极活性材料包括锂离子电池的正极活性材料。3.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述100％SOC具体为，正极活性材料组成的锂离子电池首次充电后的满电状态；所述100％SOC时，所述正极活性材料处于欠锂态。4.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述T1和T2满足0℃≤T1
‑
T2≤20℃；所述正极活性材料在V3电压下，V3＝V1+0.1，该材料的热分解峰值温度为T3，其中，T1和T3满足0℃≤T1
‑
T3≤50℃。5.根据权利要求4所述的正极活性材料，其特征在于，所述T1和T3满足0℃≤T1
‑
T3≤30℃，且T2和T3满足T2＞T3。6.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述正极活性材料在V3电压下，V3＝V1+0.1，该材料的热分解起始温度为T3，其中，
‑
5℃≤T1
‑
T3≤45℃。7.根据权利要求6所述的正极活性材料，其特征在于，所述T1和T3满足0℃≤T1
‑
T3≤30℃。8.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述正极活性材料在100％SOC截止电压为V1，该材料在该电压条件下热分解起始温度为t1，所述正极活性材料在V2电压下，V2＝V1+0.05，该材料的热分解起始温度为t2，其中，t1和t2满足
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15℃≤t1
‑
t2≤40℃。9.根据权利要求8所述的正极活性材料，其特征在于，所述t1和t2满足
‑
10℃≤t1
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t2≤20℃；所述正极活性材料在V3电压下，V3＝V1+0.1，该材料的热分解起始温度为t3，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：于建，孙辉，黄晓笑，袁徐俊，蔡力伟，
申请(专利权)人：宁波容百新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：