本申请涉及锂电池,具体地,涉及一种高电压正极材料及锂电池。
背景技术:
1、锂电池具有工作电压高、容量大、体积小、重量轻、循环寿命长等优点,在便携式电子产品、电动自行车、电动汽车、能源存储等领域具有广泛的应用。由于当前电子设备、动力汽车等对电池容量要求越来越高,因此需要在有限空间内提升电池容量增加电池能量密度。正极材料作为影响锂离子电池性能和应用的关键因素,近年来备受关注,并得到了迅速发展。目前,本领域致力于从正极方向提升电池的容量和平台电压,从而提升电池的能量密度。虽然4.45v/4.43v钴酸锂化学体系已逐步实现商业化应用,但是该4.45v/4.43v钴酸锂化学体系的正极配方材料仍不足以满足锂电池技术的发展需要。在通常情况下,相对于现在已经商业化的4.45v/4.43v钴酸锂正极活性材料,4.48v及以上高电压正极材料包覆和掺杂的非导电材料显著增多,从而导致正极材料内部的电子/离子导电网络断开,严重影响电池的电化学性能。
2、因此,为了进一步提升电池的能量密度,本领域亟需开发一种稳定的能够达到4.48v及以上高电压的正极材料。
技术实现思路
1、本公开的目的在于提供一种稳定的能够达到4.48v及以上高电压的正极材料。
2、为了实现上述目的,本公开的第一方面提供了一种高电压正极材料,所述高电压正极材料含有正极活性材料和电子导电剂;所述电子导电剂选自mxene材料和碳量子点中的一种或两种;所述mxene材料的组成为:m(n+1)axn,其中,n=1、2或3,m为过渡金属元素,a为主族元素,x选自c元素或n元素。
3、可选地,所述电子导电剂中含有mxene材料和碳量子点;优选地,所述电子导电剂中含有的碳量子点和mxene材料的质量比大于1。
4、可选地,m选自第ⅲb族金属元素、第ⅳb族金属元素、第ⅴb族金属元素、第ⅵb族金属元素、第ⅶb族金属元素和第ⅷ族金属元素中的一种;a优选地选自o元素、f元素和al元素中的一种。
5、可选地,所述电子导电剂占所述高电压正极材料的总质量0.001-5重量%,优选为0.001-0.01重量%;所述正极活性材料占所述高电压正极材料的总质量90-99.99重量%。
6、可选地,所述高电压正极材料还含有离子导电剂;所述离子导电剂占所述高电压正极材料的总质量0.001-5重量%,优选为0.001-0.01重量%;可选地,所述离子导电剂选自无机固态电解质和/或有机固态电解质;优选地,所述离子导电剂包括无机固态电解质和有机固态电解质。
7、可选地,所述无机固态电解质选自氧化物固态电解质、硫化物固态电解质和卤化物固态电解质中的至少一种;所述有机固态电解质选自聚氧化乙烯基固态电解质、聚甲基丙烯酸甲酯基固态电解质、聚丙烯腈基固态电解质和聚四氟乙烯基固态电解质中的至少一种。
8、可选地,所述正极活性材料选自钴酸锂、磷酸铁锂和三元正极材料中的一种;可选地,所述三元正极材料为含有ni、co和mn的复合正极材料。
9、可选地,所述高电压正极材料还含有粘结剂、分散剂和锂盐;可选地,所述粘结剂占所述高电压正极材料的总质量0.001-3重量%,所述分散剂占所述高电压正极材料的总质量0.001-2重量%,所述锂盐占所述高电压正极材料的总质量0.001-2重量%。
10、可选地,所述粘结剂选自聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丁苯橡胶和聚六氟丙烯中的至少一种;所述分散剂选自羧甲基纤维素钠和/或羧甲基纤维素;所述锂盐选自liclo4、lipf6、liasf6、litfsi、libf4、lin(so2cf3)2、lic(so2cf3)3、licf3so3、libc2o4f2和lic4bo8中的至少一种。
11、本公开的第二方面提供一种锂电池,所述锂电池包括集流体和涂覆在所述集流体表面的正极活性层,所述正极活性层包括上述的高电压正极材料。
12、通过上述技术方案,本公开通过在正极材料组分中掺入电子导电剂和离子导电剂,可以有效构筑正极材料中的离子导电网络和电子导电网络,从而能够减小高电压正极材料组分的离子内阻和电子内阻,在提升正极体系电压和平台电压、提升能量密度的同时,增加正极的电子和离子的共同导电性,可以有效提升电池的电化学性能。
13、本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
1.一种高电压正极材料,其特征在于,所述高电压正极材料含有正极活性材料和电子导电剂;所述电子导电剂选自mxene材料和碳量子点中的一种或两种;所述mxene材料的组成为:m(n+1)axn,其中,n=1、2或3,m为过渡金属元素,a为主族元素,x选自c元素或n元素。
2.根据权利要求1所述的高电压正极材料,其中,所述电子导电剂中含有mxene材料和碳量子点;优选地,所述电子导电剂中含有的碳量子点和mxene材料的质量比大于1。
3.根据权利要求1所述的高电压正极材料,其中,
4.根据权利要求1所述的高电压正极材料,其中,
5.根据权利要求1所述的高电压正极材料,其中,
6.根据权利要求5所述的高电压正极材料,其中,
7.根据权利要求1所述的高电压正极材料,其中,所述正极活性材料选自钴酸锂、磷酸铁锂和三元正极材料中的一种;
8.根据权利要求1所述的高电压正极材料,其中,所述高电压正极材料还含有粘结剂、分散剂和锂盐;可选地,所述粘结剂占所述高电压正极材料的总质量0.001-3重量%,所述分散剂占所述高电压正极材料的总质量0.001-2重量%,所述锂盐占所述高电压正极材料的总质量0.001-2重量%。
9.根据权利要求8所述的高电压正极材料,其中,
10.一种锂电池,所述锂电池包括集流体和涂覆在所述集流体表面的正极活性层,其特征在于,所述正极活性层包括权利要求1-9任意一项所述的高电压正极材料。