【技术实现步骤摘要】
本申请涉及锂电池，尤其涉及一种正极活性材料、正极极片、二次电池、电池模块、电池包和用电装置。
技术介绍
1、目前锂离子二次电池普遍使用三元材料(如，镍钴锰酸锂(ncm)、镍钴铝酸锂(nca))或四元材料(如，镍钴锰铝酸锂(ncma))作为正极活性材料。但是，此类材料在具备能量密度优势的同时，还存在价格高昂、循环寿命较短和安全性差等缺点。
2、磷酸铁锂(lfp)凭借其成本低、安全性好等优势，逐渐被广泛应用。但是，此类材料的能量密度却不总能令人满意。作为改进的磷酸锰铁锂(lmfp)虽然在保持了lfp较好的安全性和寿命长等优势的同时提高了能量密度，但是提高幅度十分有限。
3、目前，本领域内存在对于更为理想的正极活性材料的需求，这样的正极活性材料应当性能均衡，也即，成本经济、安全性好，并且要具有良好的循环寿命和改善的能量密度中的至少一者。
技术实现思路
1、本申请是鉴于上述课题而进行的，其目的在于，提供一种具有成本效益、安全性好、改善的循环寿命长、改善能量密度(特别是克容量)中的至少一者的性能平衡的正极活性材料。
2、为了达到上述目的，本申请提供了一种正极活性材料及其相关的极片、二次电池、电池模块、电池包和装置。
3、本申请的第一方面提供了一种正极活性材料，其包括如下所述的a材料和如下所述的b材料，其中所述a材料包括以下材料中的至少一种：磷酸锰铁锂、磷酸铁锂和磷酸钒锂；
4、所述a材料包括单晶材料或类单晶材料；
5、所
6、所述b材料包括以下材料中的至少一种：
7、(i)liao2，a包括ni、co或mn；和
8、(ii)liniacobe1-a-bo2，e包括mn和al中的至少一种，0.50≤a≤0.98，0.001≤b≤0.3；
9、基于所述正极活性材料的总重量计，所述a材料以50重量％至97重量％，可选地65重量％至97重量％，更可选地70重量％至95重量％，再更可选地80重量％至95重量％的混合比例即m存在。
10、由此，本申请通过将相对大量的a材料与特定b材料掺混得到正极活性材料，该正极活性材料综合性能良好：其既保留了a材料的安全性和成本效益等优势，并且在相比于采用单独的a材料改善了克容量的同时，又不会明显损失a材料的循环寿命优势。
11、在任意实施方式中，本申请的正极活性材料中，基于所述正极活性材料的总重量计，所述b材料以3重量％至50重量％，可选地5重量％至30重量％的混合比例存在。以这样的混合比例将b材料与a材料混合，能够使得到的正极活性材料的克容量比单独的a材料有所改善，但又不会显著损失a材料在循环寿命方面的优势。
12、在任意实施方式中，本申请的正极活性材料中，所述a材料包括以下的至少一种：
13、磷酸锰铁锂或磷酸铁锂，化学式为limndfe1-dpo4，0≤d≤0.9，可选地0.1≤d≤0.9，更可选地0.1≤d≤0.8；和
14、磷酸钒锂，化学式为li3v2(po4)3。
15、在任意实施方式中，本申请的正极活性材料中，所述a材料包括：磷酸锰铁锂，化学式为limndfe1-dpo4，0.2≤d≤0.6。
16、通过进一步选择上述材料作为a材料，能够使本申请的正极活性材料更具成本效益、循环寿命较长且安全性能优异。
17、在任意实施方式中，本申请的正极活性材料中，所述a材料的比表面积(bet)为8m2/g至26m2/g，可选地为10m2/g至24m2/g，更可选地为10m2/g至23m2/g。通过将a材料的bet控制在上述范围内，能够有效地限制电化学反应面积，从而减少和抑制循环过程中的界面副反应，降低循环衰减速率从而延长循环寿命。
18、在任意实施方式中，本申请的正极活性材料中，所述b材料的(ii)liniacobe1-a-bo2中，0.5≤a≤0.98，可选地0.50≤a≤0.90，更可选地0.50≤a≤0.88，再更可选地0.55≤a≤0.88；和/或0.005≤b≤0.30，可选地0.05≤b≤0.30，更可选地0.05≤b≤0.20。通过将b材料的通式中的a和b控制在上述范围内，有助于进一步改善材料a与材料b混合后所得到的正极活性材料的克容量和循环寿命。
19、在任意实施方式中，本申请的正极活性材料中，所述b材料的(ii)liniacobe1-a-bo2中，a和b具有如下关系：k＝(a+b)/(1-a-b)，并且1.5≤k≤99，可选地1.5≤k≤19。通过将系数k限定在上述范围内，能够进一步改善克容量和/或循环寿命。
20、在任意实施方式中，本申请的正极活性材料中，所述b材料的(ii)liniacobe1-a-bo2中，所述k与m具有如下关系：k*m≥1，可选地k*m≥1.1，更可选地k*m≥1.6。当k*m在如上范围内时，正极活性材料具有更优异的克容量和循环寿命。
21、在任意实施方式中，本申请的正极活性材料中，所述b材料包括liniacobmn1-a-bo2、liniacobal1-a-bo2、liniacobmncal1-a-b-co2或其组合，其中a、b如上文所定义，0.01≤c≤0.34。通过选择上述b材料，能够进一步改善正极活性材料的克容量和/或循环寿命。
22、在任意实施方式中，本申请的正极活性材料中，所述b材料包括单晶或类单晶材料，其颗粒的dv50为2μm至4.5μm，可选地为2.1μm至4.4μm，更可选地为3.5μm至4.4μm；和/或bet为0.40m2/g至1.20m2/g，可选地为0.55m2/g至0.95m2/g，更可选地为0.55m2/g至0.89m2/g。选用如上限定的b材料，能够进一步改善正极活性材料的克容量。
23、在任意实施方式中，本申请的正极活性材料中，所述b材料包括二次颗粒，所述二次颗粒的dv50为3.5μm至13μm，可选地为3.5μm至12μm；和/或比表面积为0.31m2/g至1.51m2/g，可选地为0.54m2/g至1.51m2/g。通过选用上述的二次颗粒形式的b材料，能够缩短锂离子的扩散路径和体相扩散阻抗，降低材料的极化，改善正极活性材料的容量发挥，从而提高正极活性材料的克容量。
24、本申请的第二方面还提供一种正极极片，其包括集流体和设置于所述集流体至少一个表面上的极片材料层，所述材料极片层包括本申请第一方面的正极活性材料。
25、本申请的第三方面还提供一种二次电池，其包括本申请第一方面的正极活性材料或第二方面的正极极片。
26、本申请的第四方面还提供一种电池模块，其包括本申请第三方面的二次电池。
27、本申请的第五方面还提供一种电池包，其包括本申请第四方面的电池本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种正极活性材料，其包括A材料和B材料，其中
2.根据权利要求1所述的正极活性材料，其中，基于所述正极活性材料的总重量计，所述B材料以3重量％至50重量％，可选地5重量％至30重量％的混合比例存在。
3.根据权利要求1或2所述的正极活性材料，其中所述A材料包括：
4.根据权利要求1至3中任一项所述的正极活性材料，其中所述A材料的比表面积为8m2/g至26m2/g，可选地为10m2/g至24m2/g，更可选地为10m2/g至23m2/g。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的正极活性材料，其中所述B材料的(ii)LiNiaCobE1-a-bO2中，0.5≤a≤0.98，可选地0.50≤a≤0.90，更可选地0.50≤a≤0.88，再更可选地0.55≤a≤0.88；和/或0.005≤b≤0.30，可选地0.05≤b≤0.30，更可选地0.05≤b≤0.20。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的正极活性材料，其中所述B材料的(ii)LiNiaCobE1-a-bO2中，a和b具有如下关系：
7.根据权利要求6所
8.根据权利要求1至7中任一项所述的正极活性材料，其中所述B材料的(ii)LiNiaCobE1-a-bO2包括LiNiaCobMn1-a-bO2、LiNiaCobAl1-a-bO2、LiNiaCobMncAl1-a-b-cO2或其组合，a、b如权利要求1所定义，0.01≤c≤0.34。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的正极活性材料，其中所述B材料包括单晶或类单晶材料，其颗粒的Dv50为2μm至4.5μm，可选地为2.1μm至4.4μm，更可选地为3.5μm至4.4μm；和/或比表面积为0.40m2/g至1.20m2/g，可选地为0.55m2/g至0.95m2/g，更可选地为0.55m2/g至0.89m2/g。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的正极活性材料，其中所述B材料包括二次颗粒，所述二次颗粒的Dv50为3.5μm至13μm，可选地为3.5μm至12μm；和/或比表面积为0.31m2/g至1.51m2/g，可选地为0.54m2/g至1.51m2/g。
11.一种正极极片，其包括集流体和设置于所述集流体至少一个表面上的极片材料层，所述材料极片层包括权利要求1至10中任一项所述的正极活性材料。
12.一种二次电池，其包括权利要求1至10中任一项所述的正极活性材料或权利要求11所述的正极极片。
13.一种电池模块，其包括权利要求12所述的二次电池。
14.一种电池包，其包括权利要求13所述的电池模块。
15.一种用电装置，其包括选自权利要求12所述的二次电池、权利要求13所述的电池模块或权利要求14所述的电池包中的至少一种。
...【技术特征摘要】
1.一种正极活性材料，其包括a材料和b材料，其中
2.根据权利要求1所述的正极活性材料，其中，基于所述正极活性材料的总重量计，所述b材料以3重量％至50重量％，可选地5重量％至30重量％的混合比例存在。
3.根据权利要求1或2所述的正极活性材料，其中所述a材料包括：
4.根据权利要求1至3中任一项所述的正极活性材料，其中所述a材料的比表面积为8m2/g至26m2/g，可选地为10m2/g至24m2/g，更可选地为10m2/g至23m2/g。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的正极活性材料，其中所述b材料的(ii)liniacobe1-a-bo2中，0.5≤a≤0.98，可选地0.50≤a≤0.90，更可选地0.50≤a≤0.88，再更可选地0.55≤a≤0.88；和/或0.005≤b≤0.30，可选地0.05≤b≤0.30，更可选地0.05≤b≤0.20。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的正极活性材料，其中所述b材料的(ii)liniacobe1-a-bo2中，a和b具有如下关系：
7.根据权利要求6所述的正极活性材料，其中所述k与m具有如下关系：k*m≥1，可选地k*m≥1.1，更可选地k*m≥1.6。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的正极活性材料，其中所述b材料的(ii)liniacobe1-a-bo2包括liniacobmn1-a-bo2、liniacob...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐晓富，潘坚福，张新羽，叶永煌，孙婧轩，刘倩，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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