本技術涉及鋰電池，尤其涉及一種正極活性材料、正極極片、二次電池、電池模塊、電池包和用電裝置。

背景技術：

1、目前鋰離子二次電池普遍使用三元材料(如，鎳鈷錳酸鋰(ncm)、鎳鈷鋁酸鋰(nca))或四元材料(如，鎳鈷錳鋁酸鋰(ncma))作為正極活性材料。但是，此類材料在具備能量密度優(yōu)勢的同時，還存在價格高昂、循環(huán)壽命較短和安全性差等缺點。

2、磷酸鐵鋰(lfp)憑借其成本低、安全性好等優(yōu)勢，逐漸被廣泛應用。但是，此類材料的能量密度卻不總能令人滿意。作為改進的磷酸錳鐵鋰(lmfp)雖然在保持了lfp較好的安全性和壽命長等優(yōu)勢的同時提高了能量密度，但是提高幅度十分有限。

3、目前，本領域內存在對于更為理想的正極活性材料的需求，這樣的正極活性材料應當性能均衡，也即，成本經(jīng)濟、安全性好，并且要具有良好的循環(huán)壽命和改善的能量密度中的至少一者。

技術實現(xiàn)思路

1、本技術是鑒于上述課題而進行的，其目的在于，提供一種具有成本效益、安全性好、改善的循環(huán)壽命長、改善能量密度(特別是克容量)中的至少一者的性能平衡的正極活性材料。

2、為了達到上述目的，本技術提供了一種正極活性材料及其相關的極片、二次電池、電池模塊、電池包和裝置。

3、本技術的第一方面提供了一種正極活性材料，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種：

4、lixmy(po4)z

5、其中，m包括ni、co、mn、fe、mg、al、v、zn、zr、f中的一種或多種，1≤x≤3，1≤z≤3；

6、所述a材料包括單晶材料或類單晶材料；

7、所述a材料的dv50為0.8μm至4.2μm，可選地為0.8μm至3.2μm，更可選地為0.9μm至2.3μm，再更可選地為1μm至1.5μm；

8、所述b材料包括以下材料中的至少一種：

9、(i)liao2，a包括ni、co或mn；和

10、(ii)liniacobe1-a-bo2，e包括mn和al中的至少一種，0.50≤a≤0.98，0.001≤b≤0.3；

11、基于所述正極活性材料的總重量計，所述a材料以50重量％至97重量％，可選地65重量％至97重量％，更可選地70重量％至95重量％，再更可選地80重量％至95重量％的混合比例即m存在。

12、由此，本技術通過將相對大量的a材料與特定b材料摻混得到正極活性材料，該正極活性材料綜合性能良好：其既保留了a材料的安全性和成本效益等優(yōu)勢，并且在相比于采用單獨的a材料改善了克容量的同時，又不會明顯損失a材料的循環(huán)壽命優(yōu)勢。

13、在任意實施方式中，本技術的正極活性材料中，基于所述正極活性材料的總重量計，所述b材料以3重量％至50重量％，可選地5重量％至30重量％的混合比例存在。以這樣的混合比例將b材料與a材料混合，能夠使得到的正極活性材料的克容量比單獨的a材料有所改善，但又不會顯著損失a材料在循環(huán)壽命方面的優(yōu)勢。

14、在任意實施方式中，所述a材料中，v為m的化合價，x+vy-3z＝0。

15、在任意實施方式中，本技術的正極活性材料中，所述a材料包括以下的至少一種：

16、磷酸錳鐵鋰或磷酸鐵鋰，化學式為limndfe1-dpo4，0≤d≤0.9，可選地0.1≤d≤0.9，更可選地0.1≤d≤0.8；和

17、磷酸釩鋰，化學式為li3v2(po4)3。

18、通過進一步選擇上述材料作為a材料，能夠使本技術的正極活性材料更具成本效益、循環(huán)壽命較長且安全性能優(yōu)異。

19、在任意實施方式中，本技術的正極活性材料中，所述a材料的比表面積(bet)為8m2/g至26m2/g，可選地為10m2/g至24m2/g，更可選地為10m2/g至23m2/g。通過將a材料的bet控制在上述范圍內，能夠有效地限制電化學反應面積，從而減少和抑制循環(huán)過程中的界面副反應，降低循環(huán)衰減速率從而延長循環(huán)壽命。

20、在任意實施方式中，本技術的正極活性材料中，所述b材料的(ii)liniacobe1-a-bo2中，0.5≤a≤0.98，可選地0.50≤a≤0.90，更可選地0.50≤a≤0.88，再更可選地0.55≤a≤0.88；和/或0.005≤b≤0.30，可選地0.05≤b≤0.30，更可選地0.05≤b≤0.20。通過將b材料的通式中的a和b控制在上述范圍內，有助于進一步改善材料a與材料b混合后所得到的正極活性材料的克容量和循環(huán)壽命。

21、在任意實施方式中，本技術的正極活性材料中，所述b材料的(ii)liniacobe1-a-bo2中，a和b具有如下關系：k＝(a+b)/(1-a-b)，并且1.5≤k≤99，可選地1.5≤k≤19。通過將系數(shù)k限定在上述范圍內，能夠進一步改善克容量和/或循環(huán)壽命。

22、在任意實施方式中，本技術的正極活性材料中，所述b材料的(ii)liniacobe1-a-bo2中，所述k與m具有如下關系：k*m≥1，可選地k*m≥1.1，更可選地k*m≥1.6。當k*m在如上范圍內時，正極活性材料具有更優(yōu)異的克容量和循環(huán)壽命。

23、在任意實施方式中，本技術的正極活性材料中，所述b材料包括liniacobmn1-a-bo2、liniacobal1-a-bo2、liniacobmncal1-a-b-co2或其組合，其中a、b如上文所定義，0.01≤c≤0.34。通過選擇上述b材料，能夠進一步改善正極活性材料的克容量和/或循環(huán)壽命。

24、在任意實施方式中，本技術的正極活性材料中，所述b材料包括單晶或類單晶材料，其顆粒的dv50為2μm至4.5μm，可選地為2.1μm至4.4μm，更可選地為3.5μm至4.4μm；和/或bet為0.40m2/g至1.20m2/g，可選地為0.55m2/g至0.95m2/g，更可選地為0.55m2/g至0.89m2/g。選用如上限定的b材料，能夠進一步改善正極活性材料的克容量。

25、在任意實施方式中，本技術的正極活性材料中，所述b材料包括二次顆粒，所述二次顆粒的dv50為3.5μm至13μm，可選地為3.5μm至12μm；和/或比表面積為0.31m2/g至1.51m2/g，可選地為0.54m2/g至1.51m2/g。通過選用上述的二次顆粒形式的b材料，能夠縮短鋰離子的擴散路徑和體相擴散阻抗，降低材料的極化，改善正極活性材料的容量發(fā)揮，從而提高正極活性材料的克容量。

26、本技術的第二方面還提供一種正極極片，其包括集流體和設置于所述集流體至少一個表面上的極片材料層，所述材料極片層包括本技術第一方面的正極活性材料。

27、本技術的第三方面還提供一種二次電池，其包括本技術第一方面的正極活性材料或第二方面的正極極片。

28、本技術的第四方面還提供一種電池模塊，其包括本技術第三方面的二次電池。

29、本技術的第五方面還提供一種電池包，其包括本技術第四方面的電池模塊。

30、本技術的第六方面還提供一種用電裝置，其包括選自本技術第三方面的二次電池、第四方面的電池模塊或第五方面的電池包中的至少一種。

31、本技術的正極活性材料綜合性能好：具有成本經(jīng)濟、安全性好，并且具有改善的能量密度(特別是克容量)和良好的循環(huán)壽命。