CN113078303B - 正极材料及包含该正极材料的电化学装置 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种正极材料及包括所述正极材料的电化学装置。本申请提供的正极包括基体、位于所述基体表面的第一材料，所述第一材料包括第一区域和第二区域，所述第一区域具有非单晶结构，所述第二区域包括具有单晶结构的第三区域。本申请通过设计包覆层具有两种不同类型的晶体结构，并将它们进行有机的结合，显著提高了电化学装置的高电压循环稳定性能。

Description

正极材料及包含该正极材料的电化学装置
技术领域
本申请涉及储能技术领域，尤其涉及一种正极材料和包含该正极材料的电化学装置。
背景技术
随着智能产品的普及和应用，人们对手机、笔记本、相机等电子产品的需求逐年增加。锂离子电池作为电子产品的工作电源，具有能量密度高、无记忆效应、工作电压高等特点，正逐步取代传统的Ni-Cd、MH-Ni电池。开发具有高能量密度和高安全性能的锂离子电池成为研发人员关注的焦点。为了提高能量密度，一种可行的方案是提高锂离子电池的工作电压。但在高电压条件下，正极活性材料本身会发生不可逆相变，同时正极活性材料的界面会与电解液发生强烈的副反应，如电解液在正极表面分解，使得电池的电化学性能恶化并降低电池的安全性能，因此正极材料在高电压条件下应用得到限制。
发明内容
针对现有技术的不足，本申请提供了一种正极材料，该正极材料能够显著改善电化学装置的高电压循环稳定性能。本申请还涉及包括这种正极材料的电化学装置。
本申请的第一方面提供了一种正极材料，该正极材料包括基体、位于基体表面的第一材料，第一材料包括第一区域和第二区域，第一区域具有非单晶结构，第二区域包括具有单晶结构的第三区域。
正极活性材料本体在高电压循环的过程中，其表面会与电解液发生反应而逐步相变、开裂而失效。因此，要实现正极活性材料在高电压的应用，需要对其表面进行修饰。包覆层的作用是阻挡电解液与本体材料表面的副反应，于此同时确保Li离子的正常导通和迁移。本申请的发明人发现，在一般包覆层的基础上，通过对包覆层的物质组成、结构进行设计，可以进一步增强包覆层的作用，甚至可以形成功能化的包覆，带来额外的有益效果。本申请通过设计包覆层具有两种不同类型的晶体结构，并将它们进行有机的结合，实现了 1+1>2的效果。
本申请中位于基体表面的第一材料包括第一区域以及第二区域，第一区域具有非单晶结构，第二区域包括具有单晶结构的第三区域。第一区域中的非单晶物质，使得结构具有各向同性，并且有利于离子的迁移，同时内部会存在丰富的界面，有利于电子的阻隔，减少该位点副反应的发生。第三区域中的单晶结构物质，具有更加致密的结构，结构稳定性较好，能够避免在高电压下的开裂。通过单晶区域与非单晶区域的组合，可以实现如下优点，一方面，单晶结构单一，可以让离子稳定有序脱出和嵌入，降低非均匀脱嵌的程度；但在脱嵌速率明显变化的时候，非单晶区域可以作为辅助通道，支持部分离子快速通过，以适应倍率的变化。另一方面，材料在脱嵌锂的过程存在体积的变化，单晶存在应变方向性，一些方向的可变程度明显大于另一些方向，多晶则无明显方向性，将其结合后可以适应不同方向及不同程度的变化，降低损坏的可能性。
根据本申请的一些实施方式，第一区域和第二区域分别位于基体的表面。
根据本申请的一些实施方式，第二区域位于基体与第一区域之间。
根据本申请的一些实施方式，第一区域以离散的颗粒形态分布。
根据本申请的一些实施方式，第二区域以层状形态覆盖基体的至少部分表面。
根据本申请的一些实施方式，第二区域在基体表面的平均覆盖度为10％至70％。
根据本申请的一些实施方式，第二区域在基体表面的平均覆盖度为19％至45％。
层状包覆结构的优点是覆盖范围广；而颗粒结构的优点是可对特定位置形成较强的保护。本申请结合两种结构，通过使具有单晶结构的第二区域以层状形态覆盖基体的至少部分表面，使具有非单晶结构的第一区域以离散的颗粒形态分布，能够在保持包覆结构稳定性的同时提升特定位点的离子电导率，从而使正极材料在高电压下具有优异的稳定性。
根据本申请的一些实施方式，第一区域的平均粒径L满足：0.1μm≤L≤5μm。
根据本申请的一些实施方式，第一区域的平均粒径L满足：L≤0.3D，D为基体的粒径。
根据本申请的一些实施方式，第一区域的长径比m满足：m≥1.2。
根据本申请的一些实施方式，第一区域包括元素M1以及元素M2，元素M1包括Al、Ti、Ca、Mg、Nb、Y、Zn、La、Ni、Mn、Fe、Zr、Pr、Hf、K、Lu、Ce、B或C中的至少一种，元素M2包括O、F、P或N中的至少一种。
根据本申请的一些实施方式，第三区域包括元素M3以及元素M4，元素M3包括Al、Ti、Ca、Mg、Nb、Y、Zn、La、Ni、Mn、Fe、Zr、Pr、Hf、K、Lu、Ce、B或C中的至少一种，元素M4包括O、F、P或N中的至少一种。
根据本申请的一些实施方式，第二区域的平均厚度H满足：1nm≤H≤20nm。第二区域的厚度满足上述范围能够在确保保护效果的同时，保证离子快速迁移通过。
根据本申请的一些实施方式，第三区域的平均厚度h满足：h≥0.5nm。
根据本申请的一些实施方式，第二区域进一步包括具有非单晶结构的第四区域，第四区域位于基体与第三区域之间。
根据本申请的一些实施方式，第三区域与第四区域的平均厚度比值n满足：0.7≤n≤ 1.7。
本申请中在第二区域中进一步包括非单晶结构区域，由于包覆物的晶体结构和基体材料存在差异，即晶格参数有差别，如果两种材料直接相结合，则结合强度较弱，极易分离而失效。非单晶区域的存在表明了包覆的单晶区域和基体材料间是通过相互渗透的固溶体融合在一起，因此，非单晶区域可提升单晶区域的包覆稳定性。
根据本申请的一些实施方式，非单晶结构的第四区域包括固溶体，固溶体包括第三区域的元素以及基体的元素。
根据本申请的一些实施方式，基体包括锂过渡金属复合氧化物、锂过渡金属磷酸化合物中的至少一种。
根据本申请的一些实施方式，锂过渡金属复合氧化物包括Lix1Niy1Coz1MnkZqOb-aTa或 Li2±hMn1-gXgOd中的至少一种，其中，Z包括B、Mg、Al、Si、P、S、Ti、Cr、Fe、Cu、 Zn、Ga、Y、Zr、Mo、Ag、W、In、Sn、Pb、Sb或Ce中的至少一种，T为卤素；X包括 Ti、Sn、Ru、Ni、Co和Al中的至少一种；其中，0.2<x1≤1.2、0≤y1≤1、0≤z1≤1、0≤k≤1、 0≤q≤1、1≤b≤2，且y1、z1、k不同时为0，以及0≤a≤1；0≤h≤1，0≤g≤0.5，2<d<5。根据本申请的另一些实施方式，0.6≤x1≤1.2、0≤y1≤1、0<z1≤1、0≤k≤1、0≤q≤1、 1.5≤b≤2以及0≤a≤0.5。
根据本申请的一些实施方式，锂过渡金属磷酸化合物包括Lix2Ry2Nz2PO4，其中，R包括Fe或Mn中的至少一种；N包括Al、Ti、V、Cr、Co、Li、Ni、Cu、Zn、Mg、Ga、Zr、 Nb、Si中的至少一种；其中，0.6≤x2≤1.2，0.95≤y2≤1，0≤z2≤0.05。
本申请通过包覆层中单晶区域与非单晶区域的组合，可以在提高离子电导率的同时，保持包覆层结构的稳定性，从而提高正极材料在高电压下的稳定性。
本申请的第二方面提供了一种电化学装置，其包含第一方面所述的正极材料。
根据本申请的一些实施方式，上述电化学装置还包含电解液，该电解液包括多腈化合物。
根据本申请的一些实施方式，多腈化合物包括式I表示的化合物中的至少一种；
Figure BDA0002980512220000041
在式I中，R21、R22、R23、R24各自独立地选自氢、经取代或未经取代的C1-10烷基、经取代或未经取代的-(CH2)a-CN、经取代或未经取代的-(CH2)b-O-(CH2)c-CN、经取代或未经取代的-(CH2)d-CH＝CH-(CH2)k-CN、经取代或未经取代的
Figure BDA0002980512220000042
经取代或未经取代的
Figure BDA0002980512220000043
经取代或未经取代的烷氧基羰基中的任意一种，其中，a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k各自独立地选自0-10的整数，并且，当经取代时，取代基包括卤素中的至少一种；n选自0-3的整数，并且，当n选自1-3的整数时， R21、R22、R23、R24中的至少两个为含有氰基的基团，当n选自0时，R22和R24均至少含有氰基基团。
根据本申请的一些实施方式，其中，多腈化合物包括式I-1至式I-14表示的化合物中的至少一种；
Figure BDA0002980512220000044
Figure BDA0002980512220000051
根据本申请的一些实施方式，基于所述电解液的质量，多腈化合物的质量百分含量为 0.5％至10％。
本申请的第三方面提供了一种电子装置，其包含第二方面所述的电化学装置。
附图说明
图1为根据本申请的实施例1的正极材料的TEM图。
图2为图1中A位置处的放大图。
图3为图1中B位置处的放大图。
图4示出了根据本申请的实施例1和比较例1的循环性能曲线。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。在此所描述的有关实施例为说明性质的且用于提供对本申请的基本理解。本申请的实施例不应该被解释为对本申请的限制。本领域技术人员基于本申请提供的技术方案及所给出的实施例，所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
除非另有说明，本申请中使用的术语具有本领域技术人员通常所理解的公知含义。除非另有说明，本申请中提到的各参数的数值可以用本领域常用的各种测量方法进行测量 (例如，可以按照在本申请的实施例中给出的方法进行测试)。
术语“约”用以描述及说明小的变化。当与事件或情形结合使用时，所述术语可指代其中事件或情形精确发生的例子以及其中事件或情形极近似地发生的例子。举例来说，当结合数值使用时，术语可指代小于或等于所述数值的±10％的变化范围，例如小于或等于±5％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％、或小于或等于±0.05％。另外，有时在本文中以范围格式呈现量、比率和其它数值。应理解，此类范围格式是用于便利及简洁起见，且应灵活地理解，不仅包含明确地指定为范围限制的数值，而且包含涵盖于所述范围内的所有个别数值或子范围，如同明确地指定每一数值及子范围一般。
术语“中的至少一者”、“中的至少一个”、“中的至少一种”或其他相似术语所连接的项目的列表可意味着所列项目的任何组合。例如，如果列出项目A及B，那么短语“A 或B中的至少一者”意味着仅A；仅B；或A及B。在另一实例中，如果列出项目A、B 及C，那么短语“A、B或C中的至少一者”意味着仅A；或仅B；仅C；A及B(排除C)； A及C(排除B)；B及C(排除A)；或A、B及C的全部。项目A可包含单个组分或多个组分。项目B可包含单个组分或多个组分。项目C可包含单个组分或多个组分。
一、正极材料
本申请提供了一种正极材料，所述正极材料包括基体、位于所述基体表面的第一材料，所述第一材料包括第一区域和第二区域，所述第一区域具有非单晶结构，所述第二区域包括具有单晶结构的第三区域。第一区域中的非单晶物质，使得结构具有各向同性，并且有利于离子的迁移，同时内部会存在丰富的界面，有利于电子的阻隔，减少该位点副反应的发生。第三区域中的单晶结构物质，具有更加致密的结构，结构稳定性较好，能够避免在高电压下的开裂。通过单晶区域与非单晶区域的组合，可以在提高离子电导率的同时，保持包覆层结构的稳定性，从而减少副反应的发生。
根据本申请的一些实施方式，第一区域和第二区域分别位于基体的表面。
根据本申请的一些实施方式，第二区域位于基体与第一区域之间。
根据本申请的一些实施方式，第一区域以离散的颗粒形态分布。
根据本申请的一些实施方式，所述第二区域以层状形态覆盖所述基体的至少部分表面。
根据本申请的一些实施方式，所述第二区域在所述基体表面的平均覆盖度为10％至 70％，例如15％、25％、30％、35％、40％、50％、55％、60％或65％。根据本申请的另一些实施方式，所述第二区域在所述基体表面的平均覆盖度为19％至45％。
层状包覆结构的优点是覆盖范围广；而颗粒结构的优点是可对特定位置形成较强的保护。本申请结合两种结构，通过使具有单晶结构的第二区域以层状形态覆盖基体的至少部分表面，使具有非单晶结构的第一区域以离散的颗粒形态分布，能够在保持包覆结构稳定性的同时提升特定位点的离子电导率，从而使正极材料在高电压下具有优异的稳定性。
根据本申请的一些实施方式，所述第一区域的平均粒径L满足：0.1μm≤L≤5μm。
根据本申请的一些实施方式，所述第一区域的平均粒径L可以为0.5μm、1.0μm、1.5μm、 2.0μm、2.5μm、3.0μm、3.5μm、4.0μm、4.5μm、5.0μm以及它们之间的任意值。
根据本申请的一些实施方式，所述第一区域的平均粒径L满足：L≤0.3D，D为所述基体的粒径。
根据本申请的一些实施方式，所述第一区域的长径比m满足：m≥1.2。
根据本申请的一些实施方式，所述第一区域的长径比m满足：1.2≤m≤3.0。
根据本申请的一些实施方式，所述第一区域的长径比m可以为1.5、1.7、2.0、2.3、2.5、2.7、3.0以及它们之间的任意值。
根据本申请的一些实施方式，所述第一区域包括元素M1以及元素M2，所述元素M1包括Al、Ti、Ca、Mg、Nb、Y、Zn、La、Ni、Mn、Fe、Zr、Pr、Hf、K、Lu、Ce、B或 C中的至少一种，所述元素M2包括O、F、P或N中的至少一种。
根据本申请的一些实施方式，所述第三区域包括元素M3以及元素M4，所述元素M3包括Al、Ti、Ca、Mg、Nb、Y、Zn、La、Ni、Mn、Fe、Zr、Pr、Hf、K、Lu、Ce、B或 C中的至少一种，所述元素M4包括O、F、P或N中的至少一种。
本申请中，所述第一区域的平均粒径L为单个正极材料颗粒的表面包覆层中多个所述第一区域的平均粒径，所述基体的粒径为该单个正极材料颗粒中的基体的粒径，其可通过如下方式测量：利用透射电子显微镜拍摄正极材料的TEM照片，然后，使用图像解析软件，从单个正极材料颗粒表面的包覆层中随机地选出10个具有非单晶结构的区域，求出这些非单晶结构区域各自的面积，接着，假设非单晶结构区域是球形，通过以下公式求出各自的粒径R(直径)：R＝2×(S1/π)1/2；其中，S1为非单晶结构区域的面积；并将所得 10个非单晶结构区域的粒径进行算数平均，从而求得所述第一区域的平均粒径L。同时，使用图像解析软件，从该正极材料颗粒中选出基体区域，求出该基体的面积，接着，假设基体是球形，通过以下公式求出基体的粒径D(直径)：D＝2×(S2/π)1/2；其中，S2 为基体的面积。
所述第一区域的长径比通过以下方式确定：使用图像解析软件确定非单晶结构区域的最长直径，作该最长直径的中垂线，测量其与该非单晶结构区域边缘相交的两点之间的距离即为该非单晶结构区域的短径，以该最长直径/短径即为该非单晶结构区域的长径比，对随机选出10个具有非单晶结构的区域进行上述处理得出各自的长径比，并算数平均即为所述第一区域的长径比m。
所述第二区域的平均覆盖度通过以下方式确定：在正极材料颗粒的TEM照片中，使用图像解析软件，测量单个正极材料颗粒表面的单晶结构区域的总长度L2，基于基体的粒径D，计算基体的圆周长C＝πD，该正极材料颗粒中第二区域的覆盖度＝(L2/C)1.5。对10个正极材料颗粒进行上述处理得出各自的第二区域覆盖度，并算数平均即为所述第二区域的平均覆盖度。
根据本申请的一些实施方式，所述基体的粒径D满足：5μm≤D≤30μm。
根据本申请的一些实施方式，所述第一区域包括元素M1的氧化物或氟化物。
根据本申请的一些实施方式，所述第二区域的平均厚度H满足：1nm≤H≤20nm。第二区域的厚度满足上述范围能够在确保保护效果的同时，保证离子快速迁移通过。
根据本申请的一些实施方式，所述第二区域的平均厚度H可以为2nm、3nm、4nm、5nm、6nm、7nm、8nm、9nm、10nm、11nm、12nm、13nm、14nm、15nm、16nm、17nm、 18nm、19nm、20nm以及它们之间的任意值。
根据本申请的一些实施方式，所述第三区域的平均厚度h满足：h≥0.5nm。
根据本申请的一些实施方式，所述第三区域的平均厚度h满足：0.5nm≤h≤20nm。
根据本申请的一些实施方式，所述第二区域进一步包括具有非单晶结构的第四区域，所述第四区域位于所述基体与所述第三区域之间。
本申请中，所述单晶结构指的是一个确定的范围内具有明确的晶体结构。
本申请中，所述非单晶结构指的是在结构中无法识别出特定的晶体结构。
本申请中，单晶结构的第三区域通过非单晶结构的第四区域与基体相连；非单晶结构的第四区域也可以不存在，单晶结构的第三区域与基体直接相连。
本申请中“平均厚度”指基体之外所对应的包覆区域的平均厚度。
根据本申请的一些实施方式，所述第三区域与所述第四区域的厚度比值n满足：0.7 ≤n≤1.7。
根据本申请的一些实施方式，所述单晶结构层与所述非单晶结构层的厚度比值n满足： 1.0≤n≤1.5。
根据本申请的一些实施方式，所述第三区域与所述第四区域的厚度比值n可以为0.8、 0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7以及它们之间的任意值。
根据本申请的一些实施方式，所述第四区域包括固溶体，所述固溶体包括第三区域的元素与基体的元素。
根据本申请的一些实施方式，所述基体包括锂过渡金属复合氧化物、锂过渡金属磷酸化合物中的至少一种。
根据本申请的一些实施方式，所述锂过渡金属复合氧化物包括Lix1Niy1Coz1MnkZqOb-aTa或Li2±hMn1-gXgOd中的至少一种，其中，Z包括B、Mg、Al、Si、P、S、Ti、Cr、Fe、Cu、 Zn、Ga、Y、Zr、Mo、Ag、W、In、Sn、Pb、Sb或Ce中的至少一种，T为卤素；X包括 Ti、Sn、Ru、Ni、Co和Al中的至少一种；其中，0.2<x1≤1.2、0≤y1≤1、0≤z1≤1、0≤k≤1、0≤q≤1、1≤b≤2，且y1、z1、k不同时为0，以及0≤a≤1；0≤h≤1，0≤g≤0.5，2<d<5。根据本申请的另一些实施方式，0.6≤x1≤1.2、0≤y1≤1、0<z1≤1、0≤k≤1、0≤q≤1、 1.5≤b≤2以及0≤a≤0.5。
根据本申请的一些实施方式，所述锂过渡金属磷酸化合物包括Lix2Ry2Nz2PO4，其中， R包括Fe或Mn中的至少一种；N包括Al、Ti、V、Cr、Co、Li、Ni、Cu、Zn、Mg、Ga、Zr、Nb、Si中的至少一种；其中，0.6≤x2≤1.2，0.95≤y2≤1，0≤z2≤0.05。
二、正极材料的制备方法
本申请还提供了一种上述正极材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将第一混合物与沉淀剂进行混合、过滤和干燥得到第一粉体，其中所述第一混合物包括基体和用于形成第二区域的第一物质；
(2)将第一粉体与第二物质混合，得到第二混合物，其中所述第二物质包括用于形成第一区域的物质；
(3)将第二混合物进行烧结，得到所述正极材料。
根据本申请的一些实施方式，步骤(1)中，所述第一混合物包括第一物质的水溶液。
根据本申请的一些实施方式，步骤(1)中所述第一物质包括元素M3的可溶性前驱体，所述元素M3包括Al、Ti、Ca、Mg、Nb、Y、Zn、La、Ni、Mn、Fe、Zr、Pr、Hf、K、 Lu、Ce、B或C中的至少一种。
根据本申请的一些实施方式，所述元素M3的可溶性前驱体包括可溶性的硫酸盐、硝酸盐、卤化物和氧酸盐中的一种或多种。
根据本申请的一些实施方式，步骤(2)中，所述混合在一定温度条件下进行，所述混合的温度为40℃至80℃。
根据本申请的一些实施方式，步骤(3)中所述第二物质包括元素M1的化合物，所述元素M1包括Al、Ti、Ca、Mg、Nb、Y、Zn、La、Ni、Mn、Fe、Zr、Pr、Hf、K、Lu、 Ce、B或C中的至少一种。
根据本申请的一些实施方式，步骤(3)中所述混合为球磨混合。
根据本申请的一些实施方式，步骤(3)中所述烧结温度为300℃至1000℃。
三、正极极片
本申请的电化学装置中的正极极片包括正极集流体和位于正极集流体上的正极膜层，所述正极膜层包括本申请的正极材料。
所述正极集流体可以采用金属箔片或复合集流体。例如，可以使用铝箔。复合集流体可以通过将金属材料(铜、铜合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等)形成在高分子基材上而形成。
在一些实施例中，将正极材料和粘结剂(根据需要可进一步使用导电材料和增稠剂等) 进行干式混合而制成片状，将得到的片压接于正极集流体，或者使这些材料溶解或分散于液体介质中而制成浆料状，将该浆料涂布在正极集流体上并进行干燥。
在一些实施例中，粘结剂可以包括聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素纳、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯或聚六氟丙烯中的至少一种。导电材料可以包括导电炭黑、片层石墨、石墨烯、碳纳米管或碳纤维中的至少一种。
四、电化学装置
本申请的电化学装置包括发生电化学反应的任何装置，它的具体实例包括所有种类的一次电池、二次电池。特别地，该电化学装置是锂二次电池，包括锂金属二次电池、锂离子二次电池、锂聚合物二次电池或锂离子聚合物二次电池。在一些实施例中，本申请的电化学装置包括正极、负极、隔离膜和电解液。
1、正极
本申请的电化学装置中的正极包括第三方面所述的正极极片。
2、负极
本申请的电化学装置中使用的负极的材料、构成和其制造方法可包括任何现有技术中公开的技术。
根据本申请的一些实施方式，所述负极包括负极集流体和设置于所述负极集流体至少一个表面上的负极活性材料层。
根据本申请的一些实施方式，负极活性材料层包括负极活性材料，负极活性材料可以包括可逆地嵌入/脱嵌锂离子的材料、锂金属、锂金属合金或过渡金属氧化物。在一些实施方式中，负极活性材料包括碳材料或硅材料中的至少一种，碳材料包括石墨、硬碳中的至少一种，硅材料包括硅、硅氧化合物、硅碳化合物或硅合金中的至少一种。
根据本申请的一些实施方式，负极活性材料层包含有粘合剂，且该粘合剂可以包括各种粘合剂聚合物。在一些实施方式中，粘结剂包括聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯或丁苯橡胶中的至少一种。
根据本申请的一些实施方式，负极活性材料层还包括导电材料来改善电极导电率。可以使用任何导电的材料作为该导电材料，只要它不引起化学变化即可。在一些实施方式中，导电材料包括导电炭黑、乙炔黑、碳纳米管、科琴黑、导电石墨或石墨烯中的至少一种。
3、电解液
根据本申请的一些实施方式，电解液包括多腈化合物。
在一些实施例中，多腈化合物包括式I表示的化合物中的至少一种；
Figure BDA0002980512220000111
在式I中，R21、R22、R23、R24各自独立地选自氢、经取代或未经取代的C1-10烷基、经取代或未经取代的-(CH2)a-CN、经取代或未经取代的-(CH2)b-O-(CH2)c-CN、经取代或未经取代的-(CH2)d-CH＝CH-(CH2)k-CN、经取代或未经取代的
Figure BDA0002980512220000112
经取代或未经取代的
Figure BDA0002980512220000113
经取代或未经取代的烷氧基羰基中的任意一种，其中，a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k各自独立地选自0-10的整数，并且，当经取代时，取代基包括卤素中的至少一种；n选自0-3的整数，并且，当n选自1-3的整数时， R21、R22、R23、R24中的至少两个为含有氰基的基团，当n选自0时，R22和R24均至少含有氰基基团。
多腈化合物的引入能够使热箱性能及电性能均得到明显提升。这是由于，腈官能团中的孤对电子能级与锂离子电池的正极活性物质中的过渡金属原子的最外层空余轨道的能级相近，使得含腈官能团的有机分子可以在正极表面发生络合吸附。吸附在正极表面的有机分子可以很好地将电解液中易氧化组分与正极表面隔开，大大降低了充电态的锂离子电池的正极表面对电解液的氧化作用。发明人发现，当向电解液中进一步添加多腈化合物时，多腈化合物能够与正极材料表面的包覆层之间形成协同作用，进而进一步改善电化学装置 (例如，锂离子电池)在高电压下的高温循环和高温存储性能。
在一些实施例中，多腈化合物包括式I-1至式I-14表示的化合物中的至少一种；
Figure BDA0002980512220000121
在一些实施例中，基于所述电解液的质量，多腈化合物的质量百分含量为0.5％至10％。在一些实施例中，基于电解液的质量，多腈化合物的质量百分含量为2％至10％。在一些实施例中，基于电解液的质量，多腈化合物的质量百分含量为2％至5％。
在一些实施例中，所述电解液还包括有机溶剂、锂盐和添加剂。根据本申请的电解液的有机溶剂可为现有技术中已知的任何可作为电解液的溶剂的有机溶剂。根据本申请的电解液中使用的电解质没有限制，其可为现有技术中已知的任何电解质。根据本申请的电解液的添加剂可为现有技术中已知的任何可作为电解液添加剂的添加剂。
在一些实施例中，所述有机溶剂包括，但不限于：碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸亚丙酯或丙酸乙酯。
在一些实施例中，所述锂盐包括，但不限于：六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、二氟磷酸锂(LiPO2F2)、双三氟甲烷磺酰亚胺锂LiN(CF3SO2)2(LiTFSI)、双(氟磺酰)亚胺锂 Li(N(SO2F)2)(LiFSI)、双草酸硼酸锂LiB(C2O4)2(LiBOB)或二氟草酸硼酸锂LiBF2(C2 O4)(LiDFOB)。
在一些实施例中，所述电解液中锂盐的浓度为：约0.5mol/L至3mol/L、约0.5mol/L至2mol/L或约0.8mol/L至1.5mol/L。
4、隔离膜
本申请的电化学装置中使用的隔离膜的材料和形状没有特别限制，其可为任何现有技术中公开的技术。在一些实施例中，隔离膜包括由对本申请的电解液稳定的材料形成的聚合物或无机物等。
例如隔离膜可包括基材层和表面处理层。基材层为具有多孔结构的无纺布、膜或复合膜，基材层的材料选自聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚酰亚胺中的至少一种。具体的，可选用聚丙烯多孔膜、聚乙烯多孔膜、聚丙烯无纺布、聚乙烯无纺布或聚丙烯-聚乙烯-聚丙烯多孔复合膜。
基材层的至少一个表面上设置有表面处理层，表面处理层可以是聚合物层或无机物层，也可以是混合聚合物与无机物所形成的层。
无机物层包括无机颗粒和粘结剂，无机颗粒选自氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化钛、二氧化铪、氧化锡、二氧化铈、氧化镍、氧化锌、氧化钙、氧化锆、氧化钇、碳化硅、勃姆石、氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙和硫酸钡中的至少一种。粘结剂选自聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯烷氧、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯和聚六氟丙烯中的至少一种。
聚合物层中包含聚合物，聚合物的材料选自聚酰胺、聚丙烯腈、丙烯酸酯聚合物、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯烷氧、聚偏氟乙烯、聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)中的至少一种。
五、电子装置
本申请进一步提供了一种电子装置，其包括本申请第四方面所述的电化学装置。
本申请的电子设备或装置没有特别限定。在一些实施例中，本申请的电子设备包括但不限于，笔记本电脑、笔输入型计算机、移动电脑、电子书播放器、便携式电话、便携式传真机、便携式复印机、便携式打印机、头戴式立体声耳机、录像机、液晶电视、手提式清洁器、便携CD机、迷你光盘、收发机、电子记事本、计算器、存储卡、便携式录音机、收音机、备用电源、电机、汽车、摩托车、助力自行车、自行车、照明器具、玩具、游戏机、钟表、电动工具、闪光灯、照相机、家庭用大型蓄电池和锂离子电容器等。
以下通过具体实施例对本申请的技术方案做示例性描述：
实施例1
(1)正极材料的制备
在2L的去离子水中加入0.7g MgSO4，搅拌至完全溶解，然后分多次加入2.0kg的钴酸锂，并持续搅拌1h。此后，加热将整体混合液的温度加热至60℃，边搅拌边缓慢滴加0.1mol/L的碳酸钠和氢氧化钠的混合溶液，调节pH至稳定在8.5，并持续保持2h。此后将溶液过滤。保留固体，在120℃的烘箱内烘烤12h至粉末完全干燥。之后将粉末与1.2g二氧化钛混合，充分球磨3h。将混合物转移至高温马弗炉，在800℃反应8h。后将粉末取出，充分研磨过筛。即得到正极材料。所述正极材料的电镜图如图1所示，其中，正极材料颗粒表面的浅色层为制样过程中的Pt保护层，图2为图1中A位置处的放大图，通过图2 可看出在单晶结构层与基体材料之间存在非单晶结构层。图3为图1中B位置处的放大图，通过图3可看出基体材料表面存在明显的非单晶颗粒。
(2)正极极片的制备
将(1)中制备得到的正极材料、导电剂导电炭黑、粘结剂聚偏二氟乙烯按重量比97： 1.4：1.6的比例溶于N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶液中，形成正极浆料。采用铝箔作为正极集流体，将正极浆料涂覆于正极集流体上，经过干燥、冷压后得到正极极片。
(3)电解液的制备
在含水量小于10ppm的环境下，将六氟磷酸锂(1.15mol/L)与非水有机溶剂(碳酸乙烯酯(EC)：碳酸亚丙酯(PC)：碳酸二乙酯(DEC)＝1：1：1，重量比)混合得到电解液。
(4)扣式电池的制备
将(2)中制备得到的正极极片冲成2025扣式电池所需的小圆片，按照泡沫镍、锂片、隔离膜、正极圆片，组装成扣式电池，注入50微升的电解液。
实施例2
扣式电池的制备过程同实施例1，区别在于，
(1)正极材料的制备
在2L的去离子水中加入0.9g MgSO4，搅拌至完全溶解，然后分多次加入2.0kg的钴酸锂，并持续搅拌1h。此后，加热将整体混合液的温度加热至60℃，边搅拌边缓慢滴加0.1mol/L的碳酸钠和氟化铵的混合溶液，调节pH至稳定在8.0，并持续保持4h。此后将溶液过滤。保留固体，在120℃的烘箱内烘烤12h至粉末完全干燥。之后将粉末与0.3g氧化铝混合，充分球磨3h。将混合物转移至高温马弗炉，在800℃反应8h。后将粉末取出，充分研磨过筛。即得到正极材料。
实施例3
扣式电池的制备过程同实施例1，区别在于，
(1)正极材料的制备
在2L的去离子水中加入0.2g钛酸四丁酯，搅拌至完全溶解，然后分多次加入2.0kg的钴酸锂，并持续搅拌1h。此后，加热将整体混合液的温度加热至60℃，边搅拌边缓慢滴加0.1mol/L的氢氧化钠和氢氧化锂的混合溶液，调节pH至稳定在8.5，并持续保持8h。此后将溶液过滤。保留固体，在120℃的烘箱内烘烤12h至粉末完全干燥。之后将粉末与 0.1g二氧化钛，0.15g氧化铝，0.1g二氧化锆混合，充分球磨3h。将混合物转移至高温马弗炉，在850℃反应8h。后将粉末取出，充分研磨过筛。即得到正极材料。
实施例4
扣式电池的制备过程同实施例1，区别在于，
(1)正极材料的制备
在4.5L的去离子水中加入0.9g MgSO4,搅拌至完全溶解，然后分多次加入2.0kg的钴酸锂，并持续搅拌2h。此后，加热将整体混合液的温度加热至75℃，边搅拌边缓慢滴加0.1mol/L的碳酸钠和氢氧化钠的混合溶液，调节pH至稳定在9.0，并持续保持4h。此后将溶液过滤。保留固体，在120℃的烘箱内烘烤12h至粉末完全干燥。之后将粉末与1.2g纳米二氧化钛混合，充分球磨12h。将混合物转移至高温马弗炉，在950℃反应8h。后将粉末取出，充分研磨过筛。即得到正极材料。
实施例5
扣式电池的制备过程同实施例1，区别在于，
(1)正极材料的制备
在4L的去离子水中加入0.8g MgSO4,搅拌至完全溶解，然后分多次加入2.0kg的钴酸锂，并持续搅拌2h。此后，加热将整体混合液的温度加热至75℃，边搅拌边缓慢滴加0.1mol/L的碳酸钠和氢氧化钠的混合溶液，调节pH至稳定在9.0，并持续保持4h。此后将溶液过滤。保留固体，在120℃的烘箱内烘烤12h至粉末完全干燥。之后将粉末与0.9g纳米二氧化钛混合，充分球磨12h。将混合物转移至高温马弗炉，在900℃反应12h。后将粉末取出，充分研磨过筛。即得到正极材料。
实施例6
扣式电池的制备过程同实施例1，区别在于，
(1)正极材料的制备
在4L的去离子水中加入0.3g ZrCl4,搅拌至完全溶解，然后分多次加入2.0kg的NCM811 粉末，并持续搅拌2h。此后，加热将整体混合液的温度加热至45℃，边搅拌边缓慢滴加 0.1mol/L的碳酸钠和氟化钠的混合溶液，调节pH至稳定在9.5，并持续保持4h。此后将溶液过滤。保留固体，在120℃的烘箱内烘烤12h至粉末完全干燥。之后将粉末与0.4g硼酸，0.6g二氧化锆混合，充分球磨3h。将混合物转移至高温马弗炉，在氧气氛围下，650℃反应12h。后将粉末取出，充分研磨过筛。即得到正极材料。
实施例7
扣式电池的制备过程同实施例1，区别在于，
(1)正极材料的制备
在2L的去离子水中加入0.1g MgCl2，0.2gAl(NO3)3，0.05gNaF搅拌至完全溶解，然后分多次加入2.0kg的LiFePO4粉末，并持续搅拌2h。此后，加热将整体混合液的温度加热至65℃，边搅拌边缓慢滴加0.1mol/L的碳酸钠和氟化铵的混合溶液，调节pH至稳定在8.5，并持续保持4h。此后将溶液过滤。保留固体，在120℃的烘箱内烘烤12h至粉末完全干燥。之后将粉末与0.4g葡萄糖，0.6g氟化镁混合，充分球磨3h。将混合物转移至高温马弗炉，在氧气氛围下，350℃反应8h。后将粉末取出，充分研磨过筛。再放入马弗炉，在700℃反应12h。后将粉末取出，充分研磨过筛。即得到正极材料。
实施例8
扣式电池的制备过程同实施例1，区别在于，
(1)正极材料的制备
在2L的去离子水中加入0.2g钛酸四丁酯，搅拌至完全溶解，然后分多次加入2.0kg的Li2MnO3，并持续搅拌1h。此后，加热将整体混合液的温度加热至60℃，边搅拌边缓慢滴加0.1mol/L的氢氧化钠和氢氧化锂的混合溶液，调节pH至稳定在8.5，并持续保持8h。此后将溶液过滤。保留固体，在120℃的烘箱内烘烤12h至粉末完全干燥。之后将粉末与 0.1g二氧化钛，0.05g氧化镧，0.04g氧化锌，0.01g氧化铌，0.01gMnO2，0.15g氧化铝， 0.1g二氧化锆混合，充分球磨3h。将混合物转移至高温马弗炉，在700℃反应8h。后将粉末取出，充分研磨过筛。即得到正极材料。
实施例9
(1)正极极片的制备
将实施例1中制备得到的正极材料、导电剂导电炭黑、粘结剂聚偏二氟乙烯按重量比 97：1.4：1.6的比例溶于N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶液中，形成正极浆料。采用铝箔作为正极集流体，将正极浆料涂覆于正极集流体上，经过干燥、冷压、裁切后得到正极极片。
(2)负极极片的制备
将石墨、羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶按重量比97.5：1.5：1混合后分散于去离子水中形成浆料，搅拌均匀后涂布于铜箔上，干燥，形成负极活性材料层，经过干燥、冷压、裁切后得到负极极片。
(3)电解液的制备
在含水量小于10ppm的环境下，将六氟磷酸锂(1.15mol/L)与非水有机溶剂(碳酸乙烯酯(EC)：碳酸亚丙酯(PC)：碳酸二乙酯(DEC)＝1：1：1，重量比)混合得到电解液。
(4)隔离膜的制备
以聚乙烯多孔聚合物膜作为隔离膜。
(5)锂离子电池的制备
将正极极片、隔离膜、负极极片按顺序依次叠好，使隔离膜处于正极极片和负极极片中间起到隔离的作用，并卷绕得到电极组件。将电极组件置于外包装铝塑膜中，在80℃下脱去水分后，注入上述电解液并封装，经过化成，脱气，整形等工序得到锂离子电池。
实施例10-15
锂离子电池的制备过程同实施例9，区别在于，电解液的制备中按表2中的组成和质量百分含量加入多腈化合物。
比较例1
扣式电池的制备过程同实施例1，区别在于，
(1)正极材料的制备
将钴酸锂与0.2gMgO和0.2g二氧化钛混合，球磨3h，并在马弗炉内800℃，煅烧6h。后将粉末取出，充分研磨过筛。
比较例2
扣式电池的制备过程同实施例1，区别在于，
(1)正极材料的制备
直接使用购买的钴酸锂材料。
测试方法
扣式电池循环性能测试
采用LandCT2001A，测试扣式电池的循环。在一个电压周期内来回一次记为1圈。
对于不同的测试体系，会采用不同的测试参数。
基体材料为钴酸锂的扣式电池：在25℃下，测试的电流大小定为20mA/cm2，先进行恒流充电至4.6V，然后恒压充电至电流小于50μA；此后再用20mA/cm2的电流恒流放电至3.0V；
基体材料为NCM811的扣式电池：在25℃下，测试的电流大小定为20mA/cm2，先进行恒流充电至4.2V，然后恒压充电至电流小于50μA；此后再用20mA/cm2的电流恒流放电至3.0V；
基体材料为LiFePO4的扣式电池：在25℃下，测试的电流大小定为20mA/cm2，先进行恒流充电至3.8V，然后恒压充电至电流小于50μA；此后再用20mA/cm2的电流恒流放电至2.5V；
基体材料为Li2MnO3的扣式电池：在25℃下，测试的电流大小定为20mA/cm2，先进行恒流充电至4.6V，然后恒压充电至电流小于50μA；此后再用20mA/cm2的电流恒流放电至2.5V。
25℃下循环160圈后的容量保持率(％)＝[第160次循环的放电容量/首次循环的放电容量]×100％。
45℃循环性能测试
将锂离子电池置于45℃恒温箱中，静置30分钟，使锂离子电池达到恒温；将达到恒温的锂离子电池在45℃下以0.2C恒流充电至4.45V，之后在4.45V下恒压充电至0.05C；静置5分钟，再以0.2C恒流放电至3.0V，静置5分钟，测试此次放电容量记为首次循环放电容量；如此充电/放电，电池循环进行400次，测试电池循环第400次后的放电容量记为第400次循环放电容量。
锂离子电池在45℃循环400次后的容量保持率(％)＝第400次循环放电容量/首次循环放电容量×100％。
热箱测试
在25℃下，将锂离子电池以0.7C恒流充电至4.5V，4.5V恒压充电至电流为0.05C。将电池放置在高温箱中，用5±2℃/分钟的温升速率加热到135℃，然后保持1h，记录电池的电压、温度以及热箱温度的变化。电池不起火、不爆炸、不冒烟即为通过测试。每组测试10个电池，记录通过测试电池个数。
85℃存储测试
将锂离子电池在25℃下以0.5C充电至4.5V，之后在4.5V下恒压充电至0.05C，用千分尺测试并记录此时锂离子电池的厚度记为H11；之后将锂离子电池放置到85℃烘箱当中存储12小时，12小时结束后用千分尺测试并记录此时锂离子电池的厚度，记为H12。
锂离子电池在85℃存储12小时后的厚度膨胀率(％)＝(H12-H11)/H11×100％。
第一区域的平均粒径L和长径比m、基体的粒径D以及第二区域平均覆盖度的测试
利用透射电子显微镜拍摄正极材料横截面的TEM照片，然后，使用图像解析软件，从单个正极材料颗粒表面的包覆层中随机地选出10个具有非单晶结构的区域，求出这些非单晶结构区域各自的面积，接着，假设非单晶结构区域是球形，通过以下公式求出各自的粒径R(直径)：R＝2×(S1/π)1/2；其中，S1为非单晶结构区域的面积；并将所得10个非单晶结构区域的粒径进行算数平均，从而求得所述第一区域的平均粒径L。
同时，使用图像解析软件，从该正极材料颗粒中选出基体区域，求出该基体的面积，接着，假设基体是球形，通过以下公式求出基体的粒径D(直径)：D＝2×(S2/π)1/2；其中，S2为基体的面积。
第一区域的长径比m通过以下方式确定：使用图像解析软件确定非单晶结构区域的最长直径d1，作该最长直径的中垂线，测量其与该非单晶结构区域边缘相交的两点之间的距离即为该非单晶结构区域的短径d2，以该最长直径d1/短径d2即为该非单晶结构区域的长径比，对随机选出10个具有非单晶结构的区域进行上述处理得出各自的长径比，并算数平均即为所述第一区域的长径比m。
所述第二区域的平均覆盖度通过以下方式确定：在正极材料颗粒的TEM照片中，使用图像解析软件，测量单个正极材料颗粒表面的单晶结构区域的总长度L2，基于基体的粒径D，计算基体的圆周长C＝πD，该正极材料颗粒中第二区域的覆盖度＝(L2/C)1.5。对10个正极材料颗粒进行上述处理得出各自的第二区域覆盖度，并算数平均即为所述第二区域的平均覆盖度。
测试结果
Figure BDA0002980512220000211
由实施例1至实施例8和对比例1及对比例2的比较可知，包覆层中既包含非单晶结构第一区域、同时又包含单晶结构第二区域的正极材料，相比于仅含有非单晶包覆结构和无包覆结构的正极材料，高电压循环稳定性大幅提升。
由实施例1至实施例5的比较可知，第二区域的平局覆盖度在19％至45％范围内，相比于第二区域平均覆盖度为67.7％具有更加优异的高电压循环稳定性。
由实施例1至实施例5的比较可知，第二区域包括非单晶结构层相比于仅含有单晶结构层，高电压循环稳定性能够进一步提升。
表2
Figure BDA0002980512220000221
由实施例9至实施例15的比较可知，电解液中进一步包含多腈化合物的实施例10-15 具有显著提升的高温循环容量保持率以及高温存储性能，这是由于：在高温和高电压条件下，电解液在正极材料表面的副反应加剧，一方面，正极材料表面包覆的非单晶颗粒以及单晶结构层能够避免基体与电解液的直接接触，减小两者之间的副反应；另一方面，对于正极材料表面未被非单晶颗粒以及单晶结构层包覆的区域，多腈化合物能够进一步在其表面络合，稳定正极材料表面的过渡金属，同时，对于在高温循环和存储过程中，由于正极材料的膨胀和收缩而裸露出的新鲜基体表面，多腈化合物能够及时在其表面形成保护膜，从而抑制副反应的进一步发生。因此，正极材料表面包覆的非单晶颗粒以及单晶结构层与电解液中的多腈化合物协同作用，显著提高了锂离子电池在高电压下的高温存储和循环性能。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (14)

1.一种正极材料，其包括基体、位于所述基体表面的第一材料，所述第一材料包括第一区域和第二区域，所述第一区域具有非单晶结构，所述第二区域包括具有单晶结构的第三区域，所述第二区域在所述基体表面的平均覆盖度为19％至70％。
2.根据权利要求1所述的正极材料，其中，所述正极材料满足以下条件的至少一者：
a)所述第一区域和所述第二区域分别位于所述基体的表面；
b)所述第二区域位于所述基体与所述第一区域之间。
3.根据权利要求2所述的正极材料，其中，所述正极材料满足以下条件的至少一者：
c)所述第一区域以离散的颗粒形态分布；
d)所述第二区域以层状形态覆盖所述基体的至少部分表面。
4.根据权利要求1所述的正极材料，其中，所述正极材料满足以下条件的至少一者：
e)所述第一区域的平均粒径L满足：0.1μm≤L≤5μm；
f)所述第一区域的平均粒径L满足：L≤0.3D，D为所述基体的粒径；
g)所述第一区域的长径比m满足：m≥1.2；
h)所述第一区域包括元素M1以及元素M2，所述元素M1包括Al、Ti、Ca、Mg、Nb、Y、Zn、La、Ni、Mn、Fe、Zr、Pr、Hf、K、Lu、Ce、B或C中的至少一种，所述元素M2包括O、F、P或N中的至少一种；
i)所述第三区域包括元素M3以及元素M4，所述元素M3包括Al、Ti、Ca、Mg、Nb、Y、Zn、La、Ni、Mn、Fe、Zr、Pr、Hf、K、Lu、Ce、B或C中的至少一种，所述元素M4包括O、F、P或N中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的正极材料，其中，所述正极材料满足以下条件的至少一者：
j)所述第二区域的平均厚度H满足：1nm≤H≤20nm；
k)所述第三区域的平均厚度h满足：h≥0.5nm；
l)所述第二区域在所述基体表面的平均覆盖度为19％至45％。
6.根据权利要求1所述的正极材料，其中，所述第二区域进一步包括具有非单晶结构的第四区域，所述第四区域位于所述基体与所述第三区域之间。
7.根据权利要求6所述的正极材料，其中，所述正极材料满足以下条件的至少一者：
m)所述第三区域与所述第四区域的平均厚度比值n满足：0.7≤n≤1.7；
n)所述第四区域包括固溶体，所述固溶体包括所述第三区域的元素以及所述基体的元素。
8.根据权利要求1所述的正极材料，其中，所述基体包括锂过渡金属复合氧化物、锂过渡金属磷酸化合物中的至少一种。
9.根据权利要求8所述的正极材料，其中，
所述锂过渡金属复合氧化物包括Lix1Niy1Coz1MnkZqOb-aTa或Li2±hMn1-gXgOd中的至少一种，其中，Z包括B、Mg、Al、Si、P、S、Ti、Cr、Fe、Cu、Zn、Ga、Y、Zr、Mo、Ag、W、In、Sn、Pb、Sb或Ce中的至少一种，T为卤素；X包括Ti、Sn、Ru、Ni、Co和Al中的至少一种；其中，0.2<x1≤1.2、0≤y1≤1、0≤z1≤1、0≤k≤1、0≤q≤1、1≤b≤2，且y1、z1、k不同时为0，以及0≤a≤1；0≤h≤1，0≤g≤0.5，2<d<5；
所述锂过渡金属磷酸化合物包括Lix2Ry2Nz2PO4，其中，R包括Fe或Mn中的至少一种；N包括Al、Ti、V、Cr、Co、Li、Ni、Cu、Zn、Mg、Ga、Zr、Nb、Si中的至少一种；其中，0.6≤x2≤1.2，0.95≤y2≤1，0≤z2≤0.05。
10.一种电化学装置，其包含如权利要求1至9中任一项所述的正极材料。
11.根据权利要求10所述的电化学装置，其中，所述电化学装置还包含电解液，所述电解液包括多腈化合物。
12.根据权利要求11所述的电化学装置，其中，所述多腈化合物包括式I-1至式I-14表示的化合物中的至少一种；
Figure FDA0003641502900000021
13.根据权利要求11所述的电化学装置，其中，基于所述电解液的质量，所述多腈化合物的质量百分含量为0.5％至10％。
14.一种电子装置，其包含如权利要求10至13中任一项所述的电化学装置。
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