一种正极极片、包含该正极极片的电化学装置和电子装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种正极极片、包含该正极极片的电化学装置和电子装置。本发明专利技术的正极极片包括正极集流体和正极活性材料层，所述正极活性材料层包含正极活性材料，所述正极活性材料包括含有硼元素、锆元素和铝元素的三元正极材料；所述正极极片满足如下关系式：11.0≤[F

【技术实现步骤摘要】
一种正极极片、包含该正极极片的电化学装置和电子装置


[0001]本专利技术涉及电化学
，具体涉及一种正极极片、包含该正极极片的电化学装置和电子装置。

技术介绍

[0002]随着现代科学技术的迅速发展，小型/微型电子产品和通讯工具的广泛应用对电池性能提出了更高的要求。在这一趋势下，锂离子电池作为新一代绿色充电电池备受关注，因其比能量高、工作电压高、循环寿命长、自放电率低以及出色的安全性能而广泛应用于移动电话、便携式电脑、摄像机、照相机等电源，同时逐步取代传统电池在航空航海、医疗仪器和军用通讯设备领域的地位。
[0003]然而，随着锂离子电池应用领域的扩展，对其性能的要求也日益提高。其中，在高温条件下的循环性能是现代电子产品所面临的挑战之一。在高温环境下，电池正极材料可能遭受晶格结构的热膨胀，导致电池容量衰减和内阻增高。
[0004]目前常见的商用锂离子正极材料有磷酸铁锂、钴酸锂、镍钴锰三元材料等。虽然各种正极材料的理论容量都不小，但是因为截止电压都在4.2V以及更低，在增大放电截止电压提高能量密度的同时也面临容量衰减快、内阻增高过大的问题。
[0005]镍钴锰酸锂三元正极材料（NCM），特别是高镍三元正极材料，其具有高容量和优异的能量密度，是在锂离子电池中广泛使用的正极材料。然而，高镍三元正极材料的稳定性等问题限制了其商业化的应用。
[0006]因此，需要开发出一种在高温、高电压条件下循环性能更好的正极极片。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种正极极片、包含该正极极片的电化学装置和电子装置，所述的正极极片应用于电化学装置后，可以显著改善电化学装置在高温、高电压循环后的内阻增长率和容量保持率。
[0008]为实现上述目的，在本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种正极极片，所述正极极片包括正极集流体和设置于所述正极集流体至少一个表面上的正极活性材料层，所述正极活性材料层包含正极活性材料，所述正极活性材料包括三元正极材料，所述微量元素为硼元素、锆元素和铝元素；所述正极极片满足如下关系式：11.0≤[F
101
+(D
FW
/4.5) ]×
1.85+ ln(M)≤17.0；其中，所述F
101
为正极活性材料在XRD图谱中，在衍射角2θ为36.6
±1°
位置的衍射峰的半峰宽，单位为
°
；D
FW
为正极活性材料粒度体积分布的半高宽，单位为μm；M为微量元素在正极活性材料中的总质量占比，单位为ppm。
[0009]作为本专利技术的优选实施方案，所述正极极片满足如下关系式：13.0≤[F
101
+(D
FW
/
4.5) ]×
1.85+ ln(M)≤16.0。
[0010]作为本专利技术的优选实施方案，所述F
101
的范围为0.2~1.6
°
。
[0011]作为本专利技术的更优选实施方案，所述F
101
的范围为0.8~1.35
°
。
[0012]作为本专利技术的优选实施方案，所述D
FW
的范围为4~15μm。
[0013]作为本专利技术的更优选实施方案，所述D
FW
的范围为8~13μm。
[0014]作为本专利技术的优选实施方案，所述M的范围为2500~7000ppm。
[0015]作为本专利技术的更优选实施方案，所述M的范围为2800~5000ppm。
[0016]作为本专利技术的优选实施方案，所述微量元素中B、Al和Zr的含量满足如下关系式：
‑
20≤(3
×
M
B
+1.3
×
M
Zr
‑2×
M
Al
)/100≤30；其中，M
B
、M
Zr
、M
Al
分别为硼元素、锆元素和铝元素在正极活性材料中的质量占比，单位均为ppm。
[0017]作为本专利技术的更优选实施方案，所述微量元素中B、Al和Zr的含量满足如下关系式：
‑
8≤(3
×
M
B
+1.3
×
M
Zr
‑2×
M
Al
)/100≤15。
[0018]作为本专利技术的优选实施方案，所述B在正极活性材料中的质量占比为300~1000ppm。
[0019]作为本专利技术的优选实施方案，所述Zr在正极活性材料中的质量占比为1000~3000ppm。
[0020]作为本专利技术的优选实施方案，所述Al在正极活性材料中的质量占比为1000~4000ppm。
[0021]作为本专利技术的优选实施方案，所述三元正极材料的化学式为LiNi
x
Co
y
Mn
(1
‑
x
‑
y)
O2，其中0.7≤x＜1,0＜y≤0.3,0＜x+y＜1。
[0022]在本专利技术的第二方面，本专利技术提供了一种电化学装置，包含上述所述的正极极片。
[0023]在本专利技术的第三方面，本专利技术提供了一种电子装置，包含上述所述的电化学装置。
[0024]本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供了一种正极极片、包含该正极极片的电化学装置和电子装置，通过控制正极极片中正极活性材料的微量元素含量、XRD图谱中衍射角2θ为36.6
°
左右位置的衍射峰半峰宽以及粒度体积分布的半高宽，显著提高了正极活性材料在高温下的结构稳定性和正极极片的循环性能，使得含有该正极极片的电化学装置在高电压和高温条件下循环后的内阻增长率和容量保持率得到改善。
附图说明
[0025]图1为本专利技术的正极活性材料的XRD图谱典型图。
具体实施方式
[0026]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]本专利技术中，以开放式描述的技术特征中，包括所列举特征组成的封闭式技术方案，
也包括包含所列举特征的开放式技术方案。
[0028]本专利技术中，涉及到数值区间，如无特别说明，上述数值区间内视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。进一步地，当范围是指整数时，包括该范围的最小值与最大值之间的每一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特性时，可以合并该范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开之所有范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。
[0029本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正极极片，所述正极极片包括正极集流体和设置于所述正极集流体至少一个表面上的正极活性材料层，其特征在于，所述正极活性材料层包含正极活性材料，所述正极活性材料包括含有微量元素的三元正极材料，所述微量元素为硼元素、锆元素和铝元素；所述正极极片满足如下关系式：11.0 ≤[F
101
+(D
FW
/4.5) ]
×
1.85+ ln(M)≤17.0；其中，所述F
101
为正极活性材料在XRD图谱中，在衍射角2θ为36.6
±1°
位置的衍射峰的半峰宽，单位为
°
；D
FW
为正极活性材料粒度体积分布的半高宽，单位为μm；M为微量元素在正极活性材料中的总质量占比，单位为ppm。2. 根据权利要求1所述正极极片，其特征在于，所述正极极片满足如下关系式：13.0≤[F
101
+(D
FW
/4.5) ]
×
1.85+ ln(M)≤16.0。3.根据权利要求1所述正极极片，其特征在于，所述F
101
的范围为0.2~1.6
°
。4.根据权利要求3所述正极极片，其特征在于，所述F
101
的范围为0.8~1.35
°
。5.根据权利要求1所述正极极片，其特征在于，所述D
FW
的范围为4~15μm。6.根据权利要求5所述正极极片，其特征在于，所述D
FW
的范围为8~13μm。7.根据权利要求1所述正极极片，其特征在于，所述M的范围为2500~7000ppm。8.根据权利要求7所述正极极片，其特征在于，所述M的范围为2800~500...

【专利技术属性】
技术研发人员：宗峰怡，崔魁，
申请(专利权)人：中创新航科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：