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正极材料及其制备方法、正极极片和二次电池实质审查 发明

技术领域

[0001] 本申请涉及电池技术领域,特别是涉及一种正极材料及其制备方法、正极极片和二次电池。

相关背景技术

[0002] 富锂正极材料是指化学式中锂/所有过渡金属摩尔比大于1的一类材料,其镍钴含量低,主要过渡金属可以选用锰元素等高地壳丰度的元素,锰元素价格低廉,富锂正极材料相比于其他正极材料有成本优势。此外,富锂正极材料的理论比容量在300mAh/g以上,且平均放电电压在3.6V以上,满足电池使用需求。然而,富锂正极材料因其独特的阴离子氧化还原反应,存在放电比容量低、首效低和循环保持率差等问题。

具体实施方式

[0033] 下面结合实施方式和实施例,对本申请作进一步详细的说明这些实施方式和实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围,提供这些实施方式和实施例的目的是使对本申请公开内容理解更加透彻全面。还应理解,本申请可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施方式和实施例,本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下作各种改动或修改,得到的等价形式同样落于本申请的保护范围。此外,在下文的描述中,给出了大量具体的细节以便提供对本申请更为充分地理解,应理解,本申请可以无需一个或多个这些细节而得以实施。
[0034] 除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本申请。
[0035] 本申请中,“可选地”、“可选的”、“可选”,指可有可无,也即指选自“有”或“无”两种并列方案中的任一种。如果一个技术方案中出现多处“可选”,如无特别说明,且无矛盾之处或相互制约关系,则每项“可选”各自独立。
[0036] 本申请中,“第一方面”、“第二方面”等中,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,不能理解为指示或暗示相对重要性或数量,也不能理解为隐含指明所指示的技术特征的重要性或数量。而且“第一”、“第二”等仅起到非穷举式的列举描述目的,应当理解并不构成对数量的封闭式限定。
[0037] 本申请中,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。
[0038] 本申请中,涉及到数值区间(也即数值范围),如无特别说明,该数值区间内可选的数值的分布视为连续,且包括该数值区间的两个数值端点(即最小值及最大值),以及这两个数值端点之间的每一个数值。如无特别说明,当数值区间仅仅指向该数值区间内的整数时,包括该数值范围的两个端点整数,以及两个端点之间的每一个整数,相当于直接列举了每一个整数。当提供多个数值范围描述特征或特性时,可以合并这些数值范围。换言之,除非另有指明,否则本申请中所公开之数值范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。该数值区间中的“数值”可以为任意的定量值,比如数字、百分比、比例等。“数值区间”允许广义地包括百分比区间,比例区间,比值区间等定量区间。
[0039] 在本申请提及的所有文献都在本申请中引用作为参考,就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。除非和本申请的申请目的和/或技术方案相冲突,否则,本申请涉及的引用文献以全部内容、全部目的被引用。本申请中涉及引用文献时,相关技术特征、术语、名词、短语等在引用文献中的定义也一并被引用。本申请中涉及引用文献时,被引用的相关技术特征的举例、优选方式也可作为参考纳入本申请中,但以能够实施本申请为限。应当理解,当引用内容与本申请中的描述相冲突时,以本申请为准或者适应性地根据本申请的描述进行修正。
[0040] 传统技术中,采用高价元素掺杂、液相处理和表面惰性层包覆等方式改性富锂正极材料。例如通过两步水热法将金属氧化物和导电聚合物共包覆至富锂正极材料的表面,提高循环性能。但是表面惰性层包覆会降低活性物质占比,并且增加阻抗,影响电池的循环性能和首效。
[0041] 本申请第一方面提供了一种正极材料,所述正极材料包括内核,以及包覆于所述内核至少部分表面的包覆层;所述内核包含化学式为Li1.2‑mNi0.8+m‑q‑xMnqQxO2的材料,其中,Q元素包括Co、Al和Zr中的至少一种,0≤m≤0.2,0.5≤q≤1,0≤x≤0.3;所述包覆层的材料包括氧空位缺陷金属氧化物。
[0042] 本申请正极材料在内核的表面形成包含氧空位缺陷金属氧化物的包覆层,可以将氧空位缺陷金属氧化物中的氧空位继承至内核表面,更有利于提升内核表面氧空位含量,进而解决内核中氧流失的问题,同时保留晶格内部氧骨架的完整性,在保留阴离子氧化还原容量的同时,改善循环性能和存储性能。而且氧空位的引入还能够降低锂离子扩散能垒,提升锂离子扩散速率,进而促进锂离子动力学过程,提升首效和循环性能。此外,本申请正极材料表面具有额外的氧空位,可以提升材料稳定性,有利于抑制化成期间的产气情况,也改善了正极材料的循环稳定性,抑制副反应的发生,有利于循环性能的提升。本申请正极材料具有放电比容量高、首效高和循环保持率高等特点。
[0043] 其中,m包括但不限于:0、0.02、0.04、0.06、0.08、0.10、0.12、0.14、0.16、0.18或0.20。q包括但不限于:0.50、0.55、0.60、0.65、0.70、0.75、0.80、0.85、0.90、0.95或1.00。x包括但不限于:0、0.03、0.06、0.09、0.12、0.15、0.18、0.21、0.24、0.27或0.30。
[0044] 可以理解的是,氧空位缺陷金属氧化物指的是金属氧化物晶格中氧原子脱离导致氧缺失形成空位。例如可以用MOp‑z表示,其中M代表的是金属氧化物中的金属元素,p数值代表的是M元素的氧化态对应氧元素的比例,例如M元素为W,当W的氧化态为+6价时,p则为3。z数值代表的是氧原子空位比例,0<z≤p。氧空位缺陷金属氧化物可以是WO2.72或La3Li7Zr2O12。例如,氧空位缺陷金属氧化物中氧空位的形成方式可以采用还原气氛烧结、与金属单质共热或酸性物质处理等方式。相比于直接在正极材料上形成氧空位具有更多的可选工艺。
[0045] 在一些实施例中,所述正极材料满足:25%≤Ov1/(Ov1+OL1)≤50%,例如可以是25%、26%、28%、30%、32%、34%、36%、38%、40%、42%、44%、46%、48%或50%。其中,Ov1为所述正极材料的XPS测试图谱中,O1s轨道精细谱中氧空位所在特征峰的峰面积;OL1为所述正极材料的XPS测试图谱中,O1s轨道精细谱中晶格氧所在特征峰的峰面积。
[0046] 本申请正极材料具有如上氧空位含量,相比于富锂正极材料具有更高的氧空位含量,具有首效高、循环稳定性好、产气低等优点。
[0047] 在一些实施例中,所述正极材料经荷电校正后的氧空位结合能中值高于所述正极材料的晶格氧所在特征峰的结合能。
[0048] 可选地,所述正极材料经荷电校正后的氧空位结合能中值为531eV 534eV,晶格氧~结合能中值为528eV 531eV。可以理解的是,在XPS测试中,正极材料的结合能会以峰的形式~
出现在谱线上,峰的中值就是结合能中值。
[0049] 在一些实施例中,所述氧空位缺陷金属氧化物满足:10%≤Ov2/(Ov2+OL2)≤50%,例如可以是10%、14%、18%、22%、26%、30%、34%、38%、42%、46%或50%。其中,Ov2为所述氧空位缺陷金属氧化物的XPS测试图谱中,O1s轨道精细谱中氧空位所在特征峰的峰面积;OL2为所述氧空位缺陷金属氧化物的XPS测试图谱中,O1s轨道精细谱中晶格氧所在特征峰的峰面积。
[0050] 本申请氧空位缺陷金属氧化物具有如上氧空位含量,正极材料的首效高、循环稳定性好且产气低。
[0051] 在一些实施例中,所述氧空位缺陷金属氧化物经荷电校正后的氧空位结合能中值高于所述氧空位缺陷金属氧化物的晶格氧所在特征峰的结合能。
[0052] 可选地,所述氧空位缺陷金属氧化物经荷电校正后的氧空位结合能中值为531eV~534eV,晶格氧结合能中值为528eV 531eV。
~
[0053] 在一些实施例中,所述内核的晶体结构包括层状α‑NaFeO2结构。所述内核在20°~30°范围具有Li2MnO3特征衍射峰。
[0054] 在一些实施例中,所述氧空位缺陷金属氧化物中金属元素包括Ni、Co、Mn、Ti、Al、W、V、Mo、Ce、Fe、Cr、La和Zr中的至少一种。可选地,所述氧空位缺陷金属氧化物中金属元素包括Ti、W、Ce和La中的至少一种。本申请选用价态高,键长短的金属元素,可以提升过渡金属与晶格氧间共价键的键能,增加氧的稳定性。
[0055] 在一些实施例中,所述正极材料中所述包覆层的质量占比为500ppm 20000ppm,例~如可以是500ppm、1000ppm、2000ppm、4000ppm、6000ppm、8000ppm、10000ppm、12000ppm、
14000ppm、16000ppm、18000ppm或20000ppm。本申请如上选取正极材料中包覆层的质量,能够提升正极材料的首效和循环稳定性,并降低产气。
[0056] 在一些实施例中,所述正极材料的体积中值粒径Dv50为2μm 15μm,例如可以是2μ~m、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm或15μm。
[0057] 在一些实施例中,所述正极材料的形貌包括球形和类球型形貌的颗粒。
[0058] 在一些实施例中,所述正极材料包括由一次颗粒聚集而成的二次颗粒,所述一次颗粒的体积中值粒径Dv50为100nm 500nm,例如可以是100nm、140nm、180nm、220nm、260nm、~300nm、340nm、380nm、420nm、460nm或500nm。
[0059] 在一些实施例中,所述正极材料还包括掺杂层,所述掺杂层位于所述内核与所述包覆层之间,所述掺杂层包含化学式为Li1.2‑mNi0.8+m‑q‑x‑yMnqQxMyO2的材料,M元素包括所述氧空位缺陷金属氧化物中含有的金属元素,0<y≤0.01。
[0060] 本申请包覆层和内核之间形成掺杂层,掺杂层的掺杂元素包括氧空位缺陷金属氧化物中的金属元素,能够提升过渡金属与晶格氧之间的共价键键能,为包覆层提供过渡,增强包覆效果。
[0061] 其中,y包括但不限于:0.001、0.002、0.003、0.004、0.005、0.006、0.007、0.008、0.009或0.010。
[0062] 可以理解的是,本申请中掺杂层可以是单独形成,也可以是包覆层形成时由包覆元素渗入内核表面形成。
[0063] 可选地,所述正极材料中所述掺杂层的质量占比为500ppm 5000ppm,例如可以是~500ppm、1000ppm、1500ppm、2000ppm、2500ppm、3000ppm、3500ppm、4000ppm、4500ppm或
5000ppm。
[0064] 本申请第二方面提供了一种正极材料的制备方法,所述的正极材料的制备方法包括:
[0065] 将锂源和正极材料前驱体混合得到混合物,对所述混合物进行第一烧结后,得到包含化学式为Li1.2‑mNi0.8+m‑q‑xMnqQxO2的材料的内核,其中,Q元素包括Co、Al和Zr中的至少一种,0≤m≤0.2,0.5≤q≤1,0≤x≤0.3;
[0066] 将所述内核和氧空位缺陷金属氧化物混合,进行第二烧结后,在所述内核的至少部分表面形成包含所述氧空位缺陷金属氧化物的包覆层,制备得到所述正极材料。
[0067] 本申请制备过程中采用全固相原位继承包覆工艺,使用富含氧空位的缺陷金属氧化物直接包覆在内核表面,不仅可以将缺陷氧化物中氧空位继承至内核表面,更有利于提升正极材料表面氧空位含量,能通过氧空位抑制正极材料表面氧流失;而且有效保留缺陷金属氧化物的氧空位结构,可以降低工艺复杂性;相比于间接合成包覆工艺,避免了退火和烧结过程中缺陷金属氧化物自发重组,造成氧空位损失的问题。此外氧空位的引入还能降低锂离子扩散能垒,提升锂离子扩散速率,进而促进锂离子动力学过程,提升首效和循环性能。
[0068] 在一些实施例中,所述正极材料前驱体与所述锂源中锂元素之间的摩尔比为1:(1.04 1.56),例如可以是1:1.04、1:1.10、1:1.15、1:1.20、1:1.25、1:1.30、1:1.35、1:
~
1.40、1:1.45、1:1.50、1:1.55或1:1.56。
[0069] 在一些实施例中,所述正极材料前驱体的化学式为NiaMnbQc(OH)2,其中,Q包括Co、Al和Zr中的至少一种,0≤a≤0.5,0.5≤b≤1,0≤c≤0.3,a+b+c=1。其中,a包括但不限于:0、0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30、0.35、0.40、0.45或0.50。b包括但不限于:0.50、0.55、
0.60、0.65、0.70、0.75、0.80、0.85、0.90、0.95或1.00。c包括但不限于:0、0.03、0.06、0.09、
0.12、0.15、0.18、0.21、0.24、0.27或0.30。
[0070] 在一些实施例中,所述锂源包括碳酸锂、氢氧化锂、硫酸锂、醋酸锂或草酸锂。
[0071] 在一些实施例中,所述氧空位缺陷金属氧化物的质量为所述内核质量的500ppm~20000ppm,例如可以是500ppm、1000ppm、2000ppm、4000ppm、6000ppm、8000ppm、10000ppm、
12000ppm、14000ppm、16000ppm、18000ppm或20000ppm。
[0072] 在一些实施例中,所述第一烧结包括:对所述混合物依次进行第一步烧结和第二步烧结。
[0073] 在一些实施例中,所述第一步烧结的温度为400℃ 600℃,例如可以是400℃、420~℃、440℃、460℃、480℃、500℃、520℃、540℃、560℃、580℃或600℃。
[0074] 在一些实施例中,所述第一步烧结的升温速率为1.0℃/min 5.0℃/min,例如可以~是1.0℃/min、1.5℃/min、2.0℃/min、2.5℃/min、3.0℃/min、3.5℃/min、4.0℃/min、4.5℃/min或5.0℃/min。
[0075] 在一些实施例中,所述第一步烧结的时间为1h 10h,例如可以是1h、2h、3h、4h、5h、~6h、7h、8h、9h或10h。
[0076] 在一些实施例中,所述第一步烧结的气氛为含氧气氛。可选地,第一烧结的气氛中氧气体积含量≥70%。
[0077] 在一些实施例中,所述第二步烧结的温度为600℃ 1000℃,例如可以是600℃、640~℃、680℃、720℃、760℃、800℃、840℃、880℃、920℃、960℃或1000℃。
[0078] 在一些实施例中,所述第二步烧结的升温速率为1.0℃/min 5.0℃/min,例如可以~是1.0℃/min、1.5℃/min、2.0℃/min、2.5℃/min、3.0℃/min、3.5℃/min、4.0℃/min、4.5℃/min或5.0℃/min。
[0079] 在一些实施例中,所述第二步烧结的时间为6h 20h,例如可以是6h、8h、10h、12h、~14h、16h、18h或20h。
[0080] 在一些实施例中,所述第二步烧结的气氛为含氧气氛。可选地,第二烧结的气氛中氧气体积含量≥70%。
[0081] 在一些实施例中,所述第二烧结的温度为150℃ 500℃,例如可以是150℃、180℃、~210℃、240℃、270℃、300℃、330℃、360℃、390℃、420℃、450℃、480℃或500℃。本申请如上选取第二烧结的温度,在保证包覆效果的同时,保护氧空位缺陷金属氧化物,减轻对氧空位缺陷金属氧化物的重组。
[0082] 在一些实施例中,所述第二烧结的升温速率为1.0℃/min 5.0℃/min,例如可以是~1.0℃/min、1.5℃/min、2.0℃/min、2.5℃/min、3.0℃/min、3.5℃/min、4.0℃/min、4.5℃/min或5.0℃/min。
[0083] 在一些实施例中,所述第二烧结的时间为1h 10h,例如可以是1h、2h、3h、4h、5h、~6h、7h、8h、9h或10h。本申请如上选取第二烧结的时间,有效保证包覆效果,并避免长时间烧结造成内核中晶格氧大量损失,造成不可逆的相变。
[0084] 在一些实施例中,所述第二烧结的气氛中氧气体积分数为0% 25%,例如可以是0%、~2%、4%、6%、8%、10%、12%、14%、16%、18%、20%、22%、24%或25%。可选地,在第二烧结过程中采用无氧气氛。
[0085] 本申请如上选取第二烧结中氧气的体积分数,气氛中氧气含量低,能够保护缺陷金属氧化物中的氧空位,若氧气含量相对较高,容易导致缺陷金属氧化物发生氧化,造成缺陷金属氧化物中的氧空位大量损失,影响包覆效果。
[0086] 示例性地,提供一种上述正极材料的制备方法,包括如下步骤:
[0087] 将锂源和正极材料前驱体混合得到混合物,所述正极材料前驱体与所述锂源中锂元素之间的摩尔比为1:(1.04 1.56),所述混合物在含氧气氛中(氧气体积含量≥21%)以~1.0℃/min 5.0℃/min的升温速率升至400℃ 600℃,烧结1h 10h;然后在含氧气氛中(氧气~ ~ ~
体积含量≥21%)以1.0℃/min 5.0℃/min的升温速率升至600℃ 1000℃,烧结6h 20h,得到~ ~ ~
包含化学式为Li1.2‑mNi0.8+m‑q‑xMnqQxO2的材料的内核,其中,Q元素包括Co、Al和Zr中的至少一种,0≤m≤0.2,0.5≤q≤1,0≤x≤0.3;
[0088] 混合所述内核和氧空位缺陷金属氧化物,氧空位缺陷金属氧化物的质量为内核质量的500ppm 20000ppm,在氧气体积分数为0% 25%的气氛中,以1.0℃/min 5.0℃/min的升~ ~ ~温速率升至150℃ 500℃,烧结1h 10h后,所述氧空位缺陷金属氧化物在所述内核的至少部~ ~
分表面形成包覆层,制备得到所述正极材料。
[0089] 本申请第三方面提供了一种正极极片,包括如第一方面所述的正极材料以及如第二方面所述的制备方法制得的正极材料中的至少一种。
[0090] 上述正极极片包含正极集流体和位于正极集流体至少一侧的正极活性材料层,该正极活性材料层包括正极活性材料、导电剂和粘结剂。正极活性材料包括上述正极材料或上述制备方法制得的正极材料中的至少一种,导电剂和粘结剂可采用本技术领域常用的导电剂和粘结剂。
[0091] 本申请第四方面提供了一种二次电池,包括如第三方面所述的正极极片。
[0092] 上述二次电池例如可以包括本申请上述正极极片、负极极片、电解液和隔膜。隔膜设置在正极极片和负极极片之间,主要起到防止正负极短路的作用,同时可以使活性离子通过。电解液在正极极片和负极极片之间起到传导活性离子的作用。在二次电池充放电过程中,活性离子在正极极片和负极极片之间往返嵌入和脱出。本申请对负极极片、电解液和隔膜没有特别的限制,采用本技术领域常用的制备方法制得的负极极片、电解液和隔膜,或者使用本领域常用的负极极片、电解液和隔膜均可。可选地,上述二次电池包括锂离子电池。
[0093] 进一步地,本申请再一实施方式还提供一种用电装置,包括本申请上述电池。
[0094] 上述用电装置可以包括任何以二次电池为驱动源的设备或装置,例如手机、笔记本电脑、电动车辆、船舶、卫星、储能设备、智能家电产品等,但不限于此。
[0095] 下面将结合实施例对本申请的实施方案进行详细描述。应理解,这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法,优先参考本申请中给出的指引,还可以按照本领域的实验手册或常规条件,还可以按照制造厂商所建议的条件,或者参考本领域已知的实验方法。
[0096] 实施例1
[0097] S1、将1000g的Ni0.35Mn0.65(OH)2和593g的LiOH混合得到混合物,所述混合物在空气气氛中以3.0℃/min的升温速率升至500℃,烧结6h;然后在空气气氛中以3.0℃/min的升温速率升至900℃,烧结15h,随后将烧结物粉碎,过325目筛网,得到包含化学式为Li1.16Ni0.294Mn0.546O2的材料的内核;
[0098] S2、称取所述内核和氧空位缺陷金属氧化物WO2.72,氧空位缺陷金属氧化物的质量为内核质量的2000ppm,在氮气气氛下,25Hz球磨混合5h,然后在氮气气氛中,以3.0℃/min的升温速率升至300℃,烧结5h后在内核表面形成包覆层,将烧结物随炉冷却,粉碎,过325目筛网后,制备得到所述正极材料Li1.16Ni0.294Mn0.546O2@WO2.72,图1为正极材料的SEM图。
[0099] 实施例2
[0100] S1、将1000g的Ni0.35Mn0.65(OH)2和593g的LiOH混合得到混合物,所述混合物在空气气氛中以3.0℃/min的升温速率升至500℃,烧结6h;然后在空气气氛中以3.0℃/min的升温速率升至900℃,烧结15h,随后将烧结物粉碎,过325目筛网,得到包含化学式为Li1.16Ni0.294Mn0.546O2的材料的内核;
[0101] S2、称取所述内核和氧空位缺陷金属氧化物CeO1.9,氧空位缺陷金属氧化物的质量为内核质量的2500ppm,在氮气气氛下混合后,并以3.0℃/min的升温速率升至300℃,烧结5h后在内核表面形成包覆层,将烧结物随炉冷却,粉碎,过325目筛网后,制备得到所述正极材料Li1.16Ni0.294Mn0.546O2@CeO1.9。
[0102] 实施例3
[0103] S1、将1000g的Ni0.35Mn0.65(OH)2和593g的LiOH混合得到混合物,所述混合物在空气气氛中以3.0℃/min的升温速率升至500℃,烧结6h;然后在空气气氛中以3.0℃/min的升温速率升至900℃,烧结15h,随后将烧结物粉碎,过325目筛网,得到包含化学式为Li1.16Ni0.294Mn0.546O2的材料的内核;
[0104] S2、称取所述内核和氧空位缺陷金属氧化物LLZO(La3Li7Zr2O12),氧空位缺陷金属氧化物的质量为内核质量的3000ppm,在氩气气氛下,25Hz球磨混合5h,然后在氩气气氛中,以3.0℃/min的升温速率升至400℃,烧结5h后在内核表面形成包覆层,将烧结物随炉冷却,粉碎,过325目筛网后,制备得到所述正极材料Li1.16Ni0.294Mn0.546O2@LLZO。
[0105] 实施例4
[0106] 按照实施例1的方法制备正极材料,其区别在于,步骤S2中烧结温度为550℃。
[0107] 实施例5
[0108] 按照实施例1的方法制备正极材料,其区别在于,步骤S2中烧结的气氛中氧气体积分数为25%。
[0109] 实施例6
[0110] 按照实施例1的方法制备正极材料,其区别在于,步骤S2中烧结的气氛中氧气体积分数为35%。
[0111] 对比例1
[0112] 按照实施例1的方法制备正极材料,其区别在于,将WO2.72替换为等质量的WO3。
[0113] 对比例2
[0114] 直接采用实施例1步骤S1制备得到的Li1.16Ni0.294Mn0.546作为正极材料。
[0115] 各实施例及各对比例制备的正极材料的组分利用ICP‑OES(电感耦合等离子体原子发射光谱)测试仪测定。
[0116] 对各实施例及各对比例制备的正极材料以及氧空位缺陷金属氧化物进行XPS表征,并计算得到正极材料的Ov1/(Ov1+OL1)和OL1/(Ov1+OL1),以及氧空位缺陷金属氧化物的Ov2/(Ov2+OL2),晶格氧结合能中值以及氧空位结合能中值测试结果如表1所示,Ov1/(Ov1+OL1)、OL1/(Ov1+OL1)和Ov2/(Ov2+OL2)的测试结果如表2所示,实施例1、对比例2以及WO2.72的XPS测试图谱如图2所示。
[0117] 表1
[0118]
[0119] 表2
[0120]
[0121] 注:在表1和表2中,对比例1采用的金属氧化物无氧空位缺陷值,对比例2未进行包覆,故其无测试结果,用“/”表示。
[0122] 将上述实施例和对比例制备得到的正极材料组装成电池,具体包括:
[0123] 具体制备过程如下:将正极材料、乙炔黑导电剂、聚偏氟乙烯粘接剂按质量比8:1:1混合均匀,加入适量的N‑甲基吡咯烷酮作为分散剂,混合匀浆;然后将得到的浆料均匀涂覆在铜箔上,120℃真空烘干12h,随后裁成圆片作为正极极片,其活性材料的担载量为
2
10mg/cm;
[0124] 在氩气气氛的手套箱中(氧含量≤0.1ppm,水含量≤0.1ppm)组装扣式半电池;将上述正极极片、负极金属锂片、电解质为六氟磷酸锂(溶解在为体积比1:1的碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯混合溶剂中)组装成CR2032型扣式电池,得到用于测试的扣式半电池。
[0125] 对上述制备得到的电池进行电化学性能测试,测试方法包括:
[0126] 放电比容量和首效测试:测试条件为0.1C,2.8V 4.6V。~
[0127] 循环保持率测试:测试条件为0.33C,2.8V 4.6V。~
[0128] 测试结果如表3所示。
[0129] 表3
[0130]
[0131] 通过表1和表2可以看出:
[0132] (1)实施例1与实施例4相比,可以看出,本申请调整氧空位缺陷金属氧化物的包覆温度,能够抑制表面重构,进而避免首效和循环性能恶化。
[0133] (2)实施例1与实施例5‑6相比,可以看出,本申请调整包覆过程中气氛含氧量,能够保护包覆层氧空位,增强锂离子动力学,改善首效和循环。
[0134] (3)实施例1与对比例1‑2相比,可以看出,本申请正极材料在内核的表面形成包含氧空位缺陷金属氧化物的包覆层,可以将氧空位缺陷金属氧化物中的氧空位继承至内核表面,更有利于提升内核表面氧空位含量,进而解决内核中氧流失的问题,同时保留晶格内部氧骨架的完整性,在保留阴离子氧化还原容量的同时,改善循环性能和存储性能。而且氧空位的引入还能够降低锂离子扩散能垒,提升锂离子扩散速率,进而促进锂离子动力学过程,提升首效和循环性能。此外,本申请正极材料表面具有额外的氧空位,可以提升材料稳定性,有利于抑制化成期间的产气情况,也改善了正极材料的循环稳定性,抑制副反应的发生,有利于循环性能的提升。本申请正极材料具有高首效、低产气、高锂离子动力学和高循环保持率等特点。
[0135] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
[0136] 以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对申请范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

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