一种正极活性材料、制备方法、二次电池和用电设备与流程

本申请涉及二次电池，特别是涉及一种正极活性材料、制备方法、二次电池和用电设备。

背景技术：

1、随着可再生能源需求的不断增长，二次电池在电动汽车、储能系统以及各种便携式电子设备中的应用日益广泛。

2、固态二次电池具有较高的能量密度和安全性，受到行业内的广泛关注。但是，固态二次电池中正极活性材料与电解质之间的界面接触差，导致二次电池中离子的传输过程受阻、电池容量降低，并且在充电过程中，负极极片嵌锂会发生膨胀，使得二次电池内压增大，二次电池内部的正极活性材料颗粒之间，以及负极活性材料颗粒之间相互挤压、破碎，导致二次电池的循环性能下降、使用寿命衰减。

技术实现思路

1、本申请所要解决的技术问题是提供一种正极活性材料、制备方法、二次电池和用电设备，以解决相关技术中二次电池存在电池容量降低、循环性能下降以及使用寿命衰减的问题。

2、为了解决上述问题，本申请是通过如下技术方案实现的：

3、本申请提出了一种正极活性材料，所述正极活性材料包括一次颗粒，所述一次颗粒聚集形成二次颗粒，所述正极活性材料满足：

4、c＝n/(d×kn90)；

5、其中，c个/μm表示所述正极活性材料的收缩因子，所述收缩因子用于反映所述正极活性材料在脱锂过程中的体积收缩特性，且c≥26个/μm；

6、n个表示所述二次颗粒的最大截面中孔隙的总数量；

7、dμm表示所述二次颗粒的粒径；

8、kn90表示所述正极活性材料中所述二次颗粒的粒径分布参数，所述粒径分布参数用于反映所述正极活性材料中二次颗粒粒径分布的均匀程度。

9、进一步地，所述的正极活性材料中，所述二次颗粒的粒径分布参数满足：

10、kn90＝(dn90-dn10)/dn50；

11、其中，dn90μm表示所述二次颗粒的数量累计分布百分数等于90％时对应的粒径；dn10μm表示所述二次颗粒的数量累计分布百分数等于10％时对应的粒径；dn50μm表示所述二次颗粒的数量累计分布百分数等于50％时对应的粒径。

12、进一步地，所述的正极活性材料中，0.3≤kn90≤1.1。

13、进一步地，所述的正极活性材料中，n≥260个。

14、进一步地，所述的正极活性材料中，2μm≤d≤9μm。

15、进一步地，所述的正极活性材料中，所述正极活性材料包括分子式为lianibcocmndmmnno2的化合物；

16、其中，b+c+d+m+n＝1，并且1

17、m和n各自独立地选自ti、al、zr、y、sr、nb、w、sb、ce、mg、co、mo、v、b中的至少一种。

18、进一步地，所述的正极活性材料中，所述一次颗粒的粒径dn50为100nm～300nm；所述一次颗粒的粒径dn50表示所述一次颗粒的数量累计分布百分数等于50％时对应的粒径。

19、进一步地，所述的正极活性材料中，所述二次颗粒的粒径dn50为3μm～18μm；所述二次颗粒的粒径dn50表示所述二次颗粒的数量累计分布百分数等于50％时对应的粒径。

20、本申请还提出了一种正极活性材料的制备方法，所述方法包括：

21、将过渡金属盐溶液、碱溶液和络合剂溶液进行混合，制备氢氧化物前驱体材料；

22、将所述氢氧化物前驱体材料与碱金属源、第一添加剂混合得到的第一混合物进行烧结处理，得到原始物料；

23、基于所述原始物料，制备得到如权利要求1～8任一项所述的正极活性材料。

24、本申请还提出了一种二次电池，所述二次电池包括正极极片和负极极片；所述正极极片包括正极集流体和设置于所述正极集流体至少一面上的正极活性材料层，所述正极活性材料层包括如上所述的正极活性材料。

25、本申请还提出了一种用电设备，所述用电设备包括如上所述的二次电池，所述二次电池作为所述用电设备的供电电源。

26、与相关技术相比，本申请实施例包括以下优点：

27、本申请实施例所提供的正极活性材料，包括一次颗粒，并且一次颗粒聚集形成二次颗粒；本申请实施例中，将根据二次颗粒的最大截面中孔隙的总数量、二次颗粒的粒径以及二次颗粒的粒径分布参数确定的正极活性材料的收缩因子控制在大于或者等于26个/μm，由此可以通过控制正极活性材料中二次颗粒的最大截面中孔隙的总数量、二次颗粒的粒径以及二次颗粒的粒径分布参数，在增大正极活性材料的比表面积的同时，增大正极活性材料中孔隙的体积，在基于本申请实施例提供的正极活性材料制备的二次电池中，正极活性材料较大的比表面积可以增大正极活性材料与电解质之间的接触面积，提高正极活性材料与电解质之间界面的接触质量，优化二次电池中的离子和电子的传输通道，降低离子和电子的传输阻力，提高离子和电子的传输效率，有利于提高二次电池的电池容量；进一步地，本申请实施例通过增大正极活性材料中孔隙的体积，一方面可以为电解质提供在正极活性材料中的填充空间，进一步提高正极活性材料与电解质之间界面的接触质量，另一方面还可以在二次电池的充电过程中，提高正极活性材料脱锂后的体积收缩程度，为负极活性材料的嵌锂膨胀提供足够膨胀空间，缓解二次电池内部的压力，降低负极活性材料的嵌锂膨胀过程对正极活性材料和负极活性材料造成的挤压和破坏程度，有利于提高二次电池的循环性能并延长二次电池的使用寿命。

28、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

1.一种正极活性材料，其特征在于，包括一次颗粒，所述一次颗粒聚集形成二次颗粒，所述正极活性材料满足：

2.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述二次颗粒的粒径分布参数满足：

3.根据权利要求1或2所述的正极活性材料，其特征在于，0.3≤kn90≤1.1。

4.根据权利要求1～3任一项所述的正极活性材料，其特征在于，n≥260个。

5.根据权利要求1～4任一项所述的正极活性材料，其特征在于，2μm≤d≤9μm。

6.根据权利要求1～5任一项所述的正极活性材料，其特征在于，所述正极活性材料包括分子式为lianibcocmndmmnno2的化合物；

7.根据权利要求1～6任一项所述的正极活性材料，其特征在于，所述一次颗粒的粒径dn50为100nm～300nm；所述一次颗粒的粒径dn50表示所述一次颗粒的数量累计分布百分数等于50％时对应的粒径。

8.根据权利要求1～7任一项所述的正极活性材料，其特征在于，所述二次颗粒的粒径dn50为3μm～18μm；所述二次颗粒的粒径dn50表示所述二次颗粒的数量累计分布百分数等于50％时对应的粒径。

9.一种正极活性材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

10.一种二次电池，其特征在于，包括正极极片和负极极片；所述正极极片包括正极集流体和设置于所述正极集流体至少一面上的正极活性材料层，所述正极活性材料层包括如权利要求1～8任一项所述的正极活性材料。

11.一种用电设备，其特征在于，包括如权利要求10所述的二次电池，所述二次电池作为所述用电设备的供电电源。