正极材料和电化学装置的制作方法

    技术2026-07-16  13


    本发明涉及电池材料,具体涉及一种正极材料和电化学装置。


    背景技术:

    1、锂离子电池作为一种可用于储能和动力上的能源产品,已被广泛应用于便携式电子数码产品和电动汽车领域,同时锂离子电池在降低全球碳排放过程中发挥着至关重要的作用。锂离子电池的正极材料,目前以镍钴锰酸锂和磷酸铁锂为主流,其中,镍钴锰酸锂因其具有高于磷酸铁锂电池体系的能量密度,一直是工业和科学研究的热点。

    2、为了进一步提高电池的续航能力,锂离子电池正在朝着更高能量密度方向发展。而在正极材料中镍元素的含量与锂离子电池的容量息息相关,一般而言,镍含量越高,正极材料的能量密度越高,因此正极材料高镍化是当前的研究趋势与热点。但随着镍含量的提高,四价镍比例提升,循环过程中,颗粒收缩膨胀加剧,导致其存储和循环稳定性变差。

    3、因此,亟需提供一种正极材料,以解决上述问题。


    技术实现思路

    1、鉴于以上现有技术的缺点,本发明提供一种正极材料和电化学装置,通过优化材料的宏观强度和颗粒设计,增强在循环过程中的结构稳定性,从而改善循环和存储,提高长期性能。

    2、为实现上述目的及其它相关目的,本发明提供一种正极材料,所述正极材料包括一次颗粒和二次颗粒,所述一次颗粒的抗压强度p1为200至2000mpa;所述二次颗粒由所述一次颗粒团聚而成,所述二次颗粒的抗压强度p2为100至1000mpa;所述一次颗粒和所述第二颗粒的抗压强度比满足0.01≤p1/p2≤100。

    3、在本发明一示例中,所述正极材料中,所述一次颗粒的质量占比为1wt%至99wt%。

    4、在本发明一示例中,所述正极材料中,所述一次颗粒的质量占比为20wt%至30wt%。

    5、在本发明一示例中,所述一次颗粒的抗压强度为200至800mpa。

    6、在本发明一示例中,所述二次颗粒的抗压强度为100至500mpa。

    7、在本发明一示例中,所述正极材料的压实密度为3.2至4.5g/cm3。

    8、在本发明一示例中,所述正极材料的化学通式为li1+a[nixcoymz]o2-bxb,其中0.5≤x≤1,0≤y≤0.3,0≤z<0.3,-0.2<a<0.2,0≤b<0.2,x+y+z=1,所述m元素包括mn、al、ti、zr、mg、sr、w、mo、b、v、se、nb、ru、rh、pd、sb、te、ce、ca、zn、y及w中的至少一种,所述x元素选自f、cl、n、p、s中的至少一种。

    9、在本发明一示例中,所述一次颗粒的d50为3至8μm。

    10、在本发明一示例中,所述二次颗粒的d50为10至15μm。

    11、本发明另一方面提供一种正极极片,所述正极极片包括正极集流体和设置于所述正极集流体上的正极活性物质层,所述正极活性物质层包括本发明的正极材料。

    12、在本发明的一示例中,所述正极活性物质层还包括导电剂和粘结剂,所述正极材料、导电剂及粘结剂的质量比为(90至99):1.5:1。

    13、在本发明的一示例中,所述导电剂包括导电炭黑和碳纳米管,所述导电炭黑与所述碳纳米管的质量比为1:0.5。

    14、本发明还提供一种电化学装置,所述电化学装置包括本发明的正极材料或者正极极片。

    15、本发明的正极材料通过一次颗粒和二次颗粒的掺混,优化材料的宏观强度,并通过优化一次颗粒和二次颗粒的抗压强度,使正极材料具有更高的压实密度;通过对材料的颗粒设计,减少制程阶段的颗粒破碎,从而改善电池的循环稳定性。



    技术特征:

    1.一种正极材料,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的正极材料,其特征在于,所述正极材料中,所述一次颗粒的质量占比为1wt%至99wt%。

    3.根据权利要求2所述的正极材料,其特征在于,所述正极材料中,所述一次颗粒的质量占比为20wt%至30wt%。

    4.根据权利要求1所述的正极材料,其特征在于,所述一次颗粒的抗压强度为200至800mpa。

    5.根据权利要求1所述的正极材料,其特征在于,所述二次颗粒的抗压强度为100至500mpa。

    6.根据权利要求1所述的正极材料,其特征在于,所述正极材料的压实密度为3.2至4.5g/cm3。

    7.根据权利要求1所述的正极材料,其特征在于,所述正极材料的化学通式为li1+a[nixcoymz]o2-bxb,其中0.5≤x≤1,0≤y≤0.3,0≤z<0.3,-0.2<a<0.2,0≤b<0.2,x+y+z=1,所述m元素包括mn、al、ti、zr、mg、sr、w、mo、b、v、se、nb、ru、rh、pd、sb、te、ce、ca、zn、y及w中的至少一种,所述x元素选自f、cl、n、p、s中的至少一种。

    8.根据权利要求1所述的正极材料,特征在于,所述一次颗粒的d50为3至8μm。

    9.根据权利要求1所述的正极材料,其特征在于,所述二次颗粒的d50为10至15μm。

    10.一种电化学装置,其特征在于,所述电化学装置包括权利要求1至9任一所述的正极材料。


    技术总结
    本发明提供一种正极材料和电化学装置,具体涉及电池材料技术领域。所述正极材料包括一次颗粒和二次颗粒,所述一次颗粒的抗压强度P1为200至2000Mpa;所述二次颗粒的抗压强度P2为100至1000Mpa;所述一次颗粒和所述第二颗粒的抗压强度比满足0.01≤P1/P2≤100。本发明通过优化材料的宏观强度和颗粒设计,增强在循环过程中的结构稳定性,从而改善循环和存储,提高长期性能。

    技术研发人员:汪文静,孙淑贤,朱建平,谢恒斌,杨文龙,孙化雨
    受保护的技术使用者:远景动力技术(江苏)有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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