正极活性材料、正极、电池和用电设备的制作方法

本申请涉及电池，具体涉及正极活性材料、正极、电池和用电设备。

背景技术：

1、三元正极材料因能量密度高，在电池中应用广泛。目前对电池的性能要求越来越高，例如需要提升电池的循环性能，然而三元正极材料的循环性能相对较差，无法满足电池循环性能提高的要求，因此需要研究和开发新的三元正极材料。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供了一种正极活性材料、正极、电池和用电设备，该正极活性材料中单晶颗粒粒径、碳氮包覆层中氮元素的质量含量和保液量满足一定关系，有利于提高正极和电池的循环性能，从而提高电池的使用寿命。

2、第一方面，本申请提供了一种正极活性材料，包括三元正极材料以及包覆所述三元正极材料的碳氮包覆层，所述三元正极材料的单晶颗粒的粒径为xμm，所述碳氮包覆层中氮元素的质量含量为y，所述正极活性材料的保液量为q g/cm3，所述x、所述y和所述q满足：-0.05≤q+0.01(x2-100×y2)-0.026(3x-10y)≤0.05。

3、可选的，所述x为1～10。

4、可选的，所述y为0.01％～50％。

5、可选的，所述x为3.5～4.5，所述y为9％～15％。

6、可选的，所述q大于或等于0.1。

7、可选的，所述碳氮包覆层的厚度小于或等于1μm。

8、可选的，所述正极活性材料中碳元素的质量含量为0.1％～2％。

9、可选的，所述三元正极材料包括liαniβcoγm1-β-γo2，其中0.98≤α≤1.02，0＜β＜1，0＜γ＜1，所述m选自al、mg、ga、ti、cr、cu、zn、mo和mn中至少一种。

10、可选的，所述碳氮包覆层中所述氮元素的形态包括吡啶氮、吡咯氮、石墨化氮和氧化氮中的至少一种。

11、本申请提供的正极活性材料中单晶颗粒粒径、碳氮包覆层中氮元素的质量含量和保液量满足一定关系，从而有助于提升正极活性材料的循环性能，有利于正极活性材料的使用。

12、第二方面，本申请提供了一种正极，包括正极集流体以及设置在所述正极集流体表面的正极活性材料层，所述正极活性材料层包括第一方面所述的正极活性材料。

13、本申请提供的正极具有优异循环性能，有利于正极的使用。

14、第三方面，本申请提供了一种电池，包括负极以及第二方面所述的正极。

15、本申请提供的电池循环性能好、安全性好，有利于长时间使用。

16、第四方面，本申请提供了一种用电设备，包括第三方面所述的电池。

17、本申请提供的用电设备中电池具有优异的电化学性能，从而提升了用电设备的使用性能和使用寿命。

技术特征：

1.一种正极活性材料，其特征在于，包括三元正极材料以及包覆所述三元正极材料的碳氮包覆层，所述三元正极材料的单晶颗粒的粒径为xμm，所述碳氮包覆层中氮元素的质量含量为y，所述正极活性材料的保液量为q g/cm3，所述x、所述y和所述q满足：-0.05≤q+0.01(x2-100×y2)-0.026(3x-10y)≤0.05。

2.如权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述x为1～10。

3.如权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述y为0.01％～50％。

4.如权利要求1至3中任一项所述的正极活性材料，其特征在于，所述x为3.5～4.5，所述y为9％～15％。

5.如权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述q大于0.11。

6.如权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述碳氮包覆层的厚度小于或等于1μm。

7.如权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述正极活性材料中碳元素的质量含量为0.1％～2％。

8.如权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述三元正极材料包括liαniβcoγm1-β-γo2，其中0.98≤α≤1.02，0＜β＜1，0＜γ＜1，所述m选自al、mg、ga、ti、cr、cu、zn、mo和mn中至少一种。

9.如权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述碳氮包覆层中所述氮元素的形态包括吡啶氮、吡咯氮、石墨化氮和氧化氮中的至少一种。

10.一种正极，其特征在于，包括正极集流体以及设置在所述正极集流体表面的正极活性材料层，所述正极活性材料层包括权利要求1至9中任一项所述的正极活性材料。

11.一种电池，其特征在于，包括负极以及权利要求10所述的正极。

12.一种用电设备，其特征在于，包括权利要求11所述的电池。

技术总结
本申请提供了正极活性材料，包括三元正极材料以及包覆所述三元正极材料的碳氮包覆层，所述三元正极材料的单晶颗粒的粒径为Xμm，所述碳氮包覆层中氮元素的质量含量为Y，所述正极活性材料的保液量为Q g/cm<supgt;3</supgt;，所述X、所述Y和所述Q满足：‑0.05≤Q+0.01(X<supgt;2</supgt;‑100×Y<supgt;2</supgt;)‑0.026(3X‑10Y)≤0.05。本申请提供的正极活性材料中单晶颗粒粒径、碳氮包覆层中氮元素的质量含量和保液量满足一定关系，可以提升正极活性材料的循环性能，有利于正极活性材料的使用。本申请还提供了正极、电池和用电设备。

技术研发人员：庄明昊,何科峰
受保护的技术使用者：比亚迪股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/10/28