本申請涉及儲能，尤其涉及正極材料以及包括所述正極材料的電化學裝置和電子裝置。

背景技術：

1、隨著化石能源的日益枯竭，人們越來越重視對清潔能源的需求，鋰離子電池在其中扮演了重要的作用。三元材料由于具有成本低廉和能量密度高的優(yōu)勢，得到了廣泛的應用，尤其在電動汽車領域。然而，三元多晶材料本身的力學性能較差且在循環(huán)充放電過程中容易出現(xiàn)顆粒之間的裂紋，這些裂紋將加劇電解液與正極材料之間的副反應，導致電池產(chǎn)氣和循環(huán)壽命惡化，而且，在極片冷壓過程中，也會存在引發(fā)多晶材料顆粒裂紋的風險。

技術實現(xiàn)思路

1、鑒于現(xiàn)有技術存在的上述問題，本申請?zhí)岢鲆环N正極材料、電化學裝置和電子裝置，通過對正極材料顆粒內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)分布的調(diào)控，進而解決正極材料力學性能較差且在循環(huán)過程中容易出現(xiàn)裂紋的問題。

2、在第一方面，本申請?zhí)峁┮环N正極材料，所述正極材料顆粒的截面包括第一區(qū)域和第二區(qū)域；其中，以所述截面中最長直徑的中點為中心，所述中心到所述截面中所述正極材料顆粒表面任一點的連線為第一連線，所述第一連線上具有第一分界點，所述中心到所述第一分界點的距離為所述第一分界點所在的第一連線長度的3/5，所述第一區(qū)域為所述第一分界點圍成的區(qū)域；所述第二區(qū)域為所述截面中所述第一區(qū)域以外的區(qū)域；所述第一區(qū)域的空隙率為vc1，所述第二區(qū)域的空隙率為vc2，滿足：5％≤vc2-vc1≤30％。

3、在一些實施方式中，所述正極材料滿足：7％≤vc2-vc1≤18％。

4、在一些實施方式中，所述正極材料滿足：3％≤vc1≤30％。

5、在一些實施方式中，所述正極材料滿足：10％≤vc2≤35％。

6、在一些實施方式中，所述第二區(qū)域包括孔洞，所述孔洞的長度為l，l≤5μm。

7、在一些實施方式中，所述孔洞的寬度為d，d≤1.5μm。

8、在一些實施方式中，所述孔洞的長度方向與所述第二區(qū)域的徑向方向一致。

9、在一些實施方式中，所述孔洞呈放射狀間隔分布。

10、在一些實施方式中，將所述正極材料與鋰金屬組裝成扣式電池，所述扣式電池在2.8v至4.5v電壓區(qū)間內(nèi)以0.1c的電流進行充放電時，所獲得的容量電壓微分dq/dv曲線在4.2v至4.5v區(qū)間存在第一氧化峰和第一還原峰。

11、在一些實施方式中，所述第一氧化峰的峰值電壓為vo1，所述第一還原峰的峰值電壓為vr1，且|vo1-vr1|≤0.2v。

12、在一些實施方式中，所述容量電壓微分dq/dv曲線在3.6v至4.0v區(qū)間存在第二氧化峰和第二還原峰，所述第二氧化峰的峰值電壓為vo2，所述第二還原峰的峰值電壓為vr2，且|vo2-vr2|≤0.3v。

13、在一些實施方式中，基于所述正極材料的質(zhì)量，所述第一氧化峰的峰高在2000mah/g/v至4000mah/g/v區(qū)間。

14、在一些實施方式中，基于所述正極材料的質(zhì)量，所述第一還原峰的峰高的絕對值在2000mah/g/v至4000mah/g/v區(qū)間。

15、在一些實施方式中，所述扣式電池在2.8v至4.5v電壓區(qū)間內(nèi)以0.1c的電流進行充放電時，所獲得的電壓容量曲線中的放電曲線在4.2v至4.5v區(qū)間存在平臺。

16、在一些實施方式中，所述扣式電池在2.8v至4.5v電壓區(qū)間內(nèi)以0.1c的電流進行充放電時，所獲得的電壓容量曲線中的放電曲線在4.2v至4.5v區(qū)間的容量為q1，所述放電曲線在2.8v至4.5v區(qū)間的容量為qt，滿足：0.2≤q1/qt≤0.35。

17、在一些實施方式中，所述正極材料包括鋰過渡金屬氧化物，所述鋰過渡金屬氧化物包括t元素以及可選的m元素，所述t元素包括ni、co或mn中的至少一種，所述m元素包括k、ca、sr、y、zr、nb、mo、in、sn、sb、ba、la、ce、hf、ta、w、pb、al、mg、b、si、p、s、sc、ti、v、cr、fe、cu、zn、ga或ge中的至少一種。

18、在一些實施方式中，基于所述鋰過渡金屬氧化物中t元素的總摩爾量，ni元素的摩爾百分含量為30％至70％。

19、在一些實施方式中，基于所述鋰過渡金屬氧化物中t元素的總摩爾量，mn元素的摩爾百分含量小于或等于70％；和/或，基于所述鋰過渡金屬氧化物中t元素的總摩爾量，co元素的摩爾百分含量小于或等于50％。

20、在一些實施方式中，基于所述鋰過渡金屬氧化物中t元素和m元素的總摩爾量，所述t元素的摩爾百分含量為90％至100％，所述m元素的摩爾百分含量為0％至10％。

21、在一些實施方式中，所述鋰過渡金屬氧化物中，li元素的摩爾量與所述t元素和m元素的總摩爾量的比值為0.5至1.1。

22、在一些實施方式中，所述鋰過渡金屬氧化物還包括na元素，基于所述鋰過渡金屬氧化物中t元素和m元素的總摩爾量，所述na元素的摩爾百分含量為0.1％至20％。

23、在一些實施方式中，所述鋰過渡金屬氧化物還包括r元素，所述r元素包括f、cl、br、i或n中的至少一種，基于所述鋰過渡金屬氧化物中t元素和m元素的總摩爾量，所述r元素的摩爾百分含量為0.1％至10％。

24、在一些實施方式中，所述鋰過渡金屬氧化物具有層狀晶體結(jié)構(gòu)。

25、在一些實施方式中，所述鋰過渡金屬氧化物包括lix1nax2niy1mny2coy3mz1o2±m(xù)rm，0.5≤x1≤1.1，0.001≤x2≤0.2，0.3≤y1≤0.7，0≤y2≤0.7，0≤y3≤0.5，0≤z1≤0.1，0≤m≤0.1，其中，r元素包括f、cl、br、i或n中的至少一種。

26、在一些實施方式中，所述正極材料的x射線衍射圖譜在16°至20°、34°至38°以及42°至46°區(qū)間內(nèi)均存在衍射峰。

27、在第二方面，本申請還提供一種電化學裝置，其包括正極，所述正極包括正極活性材料層，其中，所述正極活性材料層包括第一方面的正極材料。

28、在第三方面，本申請?zhí)峁┮环N電子裝置，其包括第二方面的電化學裝置。

29、有益效果：本申請通過對正極材料顆粒內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)分布的調(diào)控，可有效減輕極片冷壓以及充放電循環(huán)對多晶顆粒之間應力的影響，從而改善因冷壓以及循環(huán)引起的顆粒裂紋的問題，進一步改善電化學裝置的循環(huán)性能和高溫存儲性能。

技術特征：

1.一種正極材料，所述正極材料顆粒的截面包括第一區(qū)域和第二區(qū)域；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極材料，其中，所述正極材料滿足以下條件(1)至(3)中的至少一者：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極材料，其中，所述第二區(qū)域包括孔洞，所述孔洞滿足以下條件(1)至(4)中的至少一者：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極材料，其中，將所述正極材料與鋰金屬組裝成扣式電池，所述扣式電池在2.8v至4.5v電壓區(qū)間內(nèi)以0.1c的電流進行充放電時，所獲得的容量電壓微分dq/dv曲線在4.2v至4.5v區(qū)間存在第一氧化峰和第一還原峰。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的正極材料，其中，所述正極材料滿足下列條件(1)至(6)中的至少一者：

6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的正極材料，其中，所述正極材料包括鋰過渡金屬氧化物，所述鋰過渡金屬氧化物包括t元素以及可選的m元素，所述t元素包括ni、co或mn中的至少一種，所述m元素包括k、ca、sr、y、zr、nb、mo、in、sn、sb、ba、la、ce、hf、ta、w、pb、al、mg、b、si、p、s、sc、ti、v、cr、fe、cu、zn、ga或ge中的至少一種；所述鋰過渡金屬氧化物滿足下列條件(1)至(4)中的至少一者：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的正極材料，其中，所述鋰過渡金屬氧化物滿足下列條件(1)至(4)中的至少一者：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極材料，其中，所述正極材料的x射線衍射圖譜在16°至20°、34°至38°以及42°至46°區(qū)間內(nèi)均存在衍射峰。

9.一種電化學裝置，其包括正極，所述正極包括正極活性材料層，所述正極活性材料層包括權(quán)利要求1至8任一項所述的正極材料。

10.一種電子裝置，其包含權(quán)利要求9所述的電化學裝置。

技術總結(jié)
本申請?zhí)峁┮环N正極材料、電化學裝置和電子裝置，所述正極材料顆粒的截面包括第一區(qū)域和第二區(qū)域；其中，以所述截面中最長直徑的中點為中心，所述中心到所述截面中所述正極材料顆粒表面任一點的連線為第一連線，所述第一連線上具有第一分界點，所述中心到所述第一分界點的距離為所述第一分界點所在的第一連線長度的3/5，所述第一區(qū)域為所述第一分界點圍成的區(qū)域；所述第二區(qū)域為所述截面中所述第一區(qū)域以外的區(qū)域；所述第一區(qū)域的空隙率為Vc1，所述第二區(qū)域的空隙率為Vc2，滿足：5％≤Vc2?Vc1≤30％。該正極材料能夠改善電化學裝置的循環(huán)性能和高溫存儲性能。

技術研發(fā)人員：李高鋒,張輝,徐磊敏,郎野
受保護的技術使用者：寧德新能源科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19