CN115632125A - 正极活性材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种正极活性材料及其制备方法和应用。该正极活性材料包括内核和外壳，外壳包覆于内核的表面；内核包括化学式为LixMyAleNbfOz的材料，其中，0.8≤x≤2.2，0.8≤y≤2.2，1.8≤z≤4.2，0≤e≤0.1，0≤f≤0.1，M为Mg、Zn、Ni、Mn、Fe、Co、Ti、Y、Sc、Ru、Cu、Mo、Ge、W、Zr、Ca、Ta、P、B、Si、Ba和Sr中的至少一种；外壳包括化学式为AlkNbvOw的材料，其中，1≤k≤2，1≤v≤2，4≤w≤7。该正极活性材料具有氧化铝铌外壳，氧化铝铌外壳中的Al‑Nb‑O键能够耐电解液中含氟酸性物质的腐蚀，并且Al和Nb还能够渗入内核颗粒中形成表面掺杂，提升对正极材料表面的保护作用，提高正极材料的表面结构稳定性以及正极材料和电池的热稳定性和安全性。

Description

正极活性材料及其制备方法和应用
技术领域
本申请涉及锂离子电池正极材料技术领域，特别是涉及一种正极活性材料及其制备方法和应用。
背景技术
目前，锂离子二次电池凭借其优良的性能受到了新一代电动汽车的广泛关注。能够大规模商业化的锂离子二次电池正极材料大致可分为三类：层状型材料（以钴酸锂为代表），橄榄石型材料（以磷酸铁锂为代表）和尖晶石结构材料（以锰酸锂为代表）。近几年，电动汽车对电池的能量密度的需求进一步提高。尖晶石结构的高压材料镍锰酸锂由于其工作电压高、倍率性能优异、成本低廉等优点，被认为是最有可能成为下一代高性能锂电池的正极材料。
锂离子二次电池中，由于传统的正极活性材料高温电化学性能较差，在循环过程中由于电解液与电极的相互作用，使正极活性材料的表面易发生溶解，进而导致电池的性能下降。
发明内容
基于此，有必要提供一种正极活性材料及其制备方法和应用。该正极活性材料具有较好的高温电化学性能，在高充电电压和高温条件下能够使电解液对活性材料表面的溶解得到抑制，从而提高电池的容量保持率和充放电库伦效率。
第一方面，本申请提供一种正极活性材料，包括内核和外壳，所述外壳包覆于所述内核的表面；
所述内核包括化学式为LixMyAleNbfOz的材料，其中，0.8≤x≤2.2，0.8≤y≤2.2，1.8≤z≤4.2，0≤e≤0.1，0≤f≤0.1，M为Mg、Zn、Ni、Mn、Fe、Co、Ti、Y、Sc、Ru、Cu、Mo、Ge、W、Zr、Ca、Ta、P、B、Si、Ba和Sr中的至少一种；
所述外壳包括化学式为AlkNbvOw的材料，其中，1≤k≤2，1≤v≤2，4≤w≤7。
在一些实施例中，还包括过渡层，所述过渡层位于所述内核和所述外壳之间；
所述过渡层包括化学式为LixMyAlmNbnOz的材料，其中，0.8≤x≤2.2，0.8≤y≤2.2，1.8≤z≤4.2，e＜m≤0.1，f＜n≤0.1，M为Mg、Zn、Ni、Mn、Fe、Co、Ti、Y、Sc、Ru、Cu、Mo、Ge、W、Zr、Ca、Ta、P、B、Si、Ba和Sr中的至少一种。
在一些实施例中，所述过渡层包括化学式为LiNioMnpAlmNbnMrOq的材料，其中，0.3≤o≤0.7，1.3≤p≤1.7，3.8≤q≤4.2，0≤r≤0.1，e＜m≤0.1，f＜n≤0.1，M包括Mg、Fe、Co、Ti、Y、Sc、Ru、Cu、Mo、Ce、W、Zr、Ca、P、B、Si、Ba和Sr中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述过渡层的厚度为0.5nm~200nm。
在一些实施例中，所述内核包括化学式为LiNi0.5-aMn1.5-bAleNbfMcO4-d的材料，其中-0.2≤a≤0.2，-0.2≤b≤0.2，0≤c≤0.1，-0.2≤d≤0.2，0≤e≤0.1，0≤f≤0.1，M包括Mg、Fe、Co、Ti、Y、Sc、Ru、Cu、Mo、Ce、W、Zr、Ca、P、B、Si、Ba和Sr中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述内核的粒径为0.1μm~30μm。
在其中一个实施例中，所述外壳的厚度为2nm~800nm。
第二方面，本申请提供一种正极活性材料的制备方法，其特征在于，包括：
将内核原材料和外壳原材料混合，得到混合原材料；
将所述混合原材料进行烧结；
所述内核原材料包括Li源和M源；或者所述内核原材料包括Al源和Nb源中的至少一种、Li源以及M源；其中，M源包括Mg、Zn、Ni、Mn、Fe、Co、Ti、Y、Sc、Ru、Cu、Mo、Ge、W、Zr、Ca、Ta、P、B、Si、Ba和Sr中的至少一种；
所述外壳原材料包括Al源和Nb源。
在其中一个实施例中，所述内核原材料的D50粒径为2μm~20μm。
在其中一个实施例中，所述外壳原材料的D50粒径为2nm~800nm。
在其中一个实施例中，所述烧结的升降温速率为0.5℃/min~8℃/min。
在其中一个实施例中，所述烧结的温度为300℃~800℃。
在其中一个实施例中，所述烧结的时间为2h~15h。
第三方面，本申请提供一种正极极片，包括集流体和位于所述集流体至少一个表面之上的活性层，所述活性层包括上述任一所述的正极活性材料或者上述任一所述的制备方法制备的正极活性材料。
第四方面，本申请提供一种电池，其特征在于，包括上述的正极极片。
上述正极活性材料具有氧化铝铌外壳，氧化铝铌外壳中的Al-Nb-O键能够耐电解液中含氟酸性物质的腐蚀，并且Al和Nb还能够渗入内核颗粒中形成表面掺杂，进一步提升了对正极材料表面的保护作用。同时氧化铝铌相比于其他氧化物具有较好的热稳定性，能够提升高正极材料和电池的热稳定性，该外壳能有效抑制电解液对正极材料表面的分解，减少正极材料表面的溶解析出，提高正极材料的表面结构的稳定性以及正极材料和电池的热稳定性和安全性，从而提高电池的容量保持率和充放电库伦效率。
上述正极活性材料的制备方法，能够制备具有较好的高温电化学性能的正极活性材料，进而在高充电电压和高温条件下能够使电解液对活性材料表面的溶解得到抑制。
附图说明
图1为本申请实施例1提供的正极活性材料的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
参照图1，本申请一实施例提供了一种正极活性材料，包括内核和外壳，外壳包覆于内核的表面；
内核包括化学式为LixMyAleNbfOz的材料，其中，0.8≤x≤2.2，0.8≤y≤2.2，1.8≤z≤4.2，0≤e≤0.1，0≤f≤0.1，M为Mg、Zn、Ni、Mn、Fe、Co、Ti、Y、Sc、Ru、Cu、Mo、Ge、W、Zr、Ca、Ta、P、B、Si、Ba和Sr中的至少一种；
外壳包括化学式为AlkNbvOw的材料，其中，1≤k≤2，1≤v≤2，4≤w≤7。
上述正极活性材料具有氧化铝铌外壳，氧化铝铌外壳中的Al-Nb-O键能够耐电解液中含氟酸性物质的腐蚀，并且Al和Nb还能够渗入内核颗粒中形成表面掺杂，进一步提升了对正极材料表面的保护作用。同时氧化铝铌相比于其他氧化物具有较好的热稳定性，能够提升高正极材料和电池的热稳定性，该外壳能有效抑制电解液对正极材料表面的分解，减少正极材料表面的溶解析出，提高正极材料的表面结构的稳定性以及正极材料和电池的热稳定性和安全性，从而提高电池的容量保持率和充放电库伦效率。
在一些实施例中，化学式为LixMyAleNbfOz的材料包括LiCoO2、LiMnO2、LiNiO2、LiVO2、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2、LiMn2O4、Li(Ni0.5Mn1.5)O4、Li2FeSiO4、Li2MnSiO4以及他们的掺杂衍生物和包覆衍生物。
在一些实施例中，化学式为AlkNbvOw的材料包括Al2Nb2O7和AlNbO4中的至少一种。
再次参照图1，在一些实施例中，还包括过渡层，过渡层位于内核和外壳之间；过渡层包括化学式为LixMyAlmNbnOz的材料，其中，0.8≤x≤2.2，0.8≤y≤2.2，1.8≤z≤4.2，e＜m≤0.1，f＜n≤0.1，M为Mg、Zn、Ni、Mn、Fe、Co、Ti、Y、Sc、Ru、Cu、Mo、Ge、W、Zr、Ca、Ta、P、B、Si、Ba和Sr中的至少一种。
在一些实施例中，过渡层包括化学式为LiNioMnpAlmNbnMrOq的材料，其中，0.3≤o≤0.7，1.3≤p≤1.7，3.8≤q≤4.2，0≤r≤0.1，e＜m≤0.1，f＜n≤0.1，M包括Mg、Fe、Co、Ti、Y、Sc、Ru、Cu、Mo、Ce、W、Zr、Ca、P、B、Si、Ba和Sr中的至少一种。
在其中一个实施例中，过渡层的厚度为0.5nm~200nm。可选地，过渡层的厚度为0.5nm、0.6nm、0.7nm、1nm、1.5nm、2nm、3nm、5nm、10nm、20nm、30nm、50nm、100nm、150nm或200nm。
在一些实施例中，内核包括化学式为LiNi0.5-aMn1.5-bAleNbfMcO4-d的材料，其中-0.2≤a≤0.2，-0.2≤b≤0.2，0≤c≤0.1，-0.2≤d≤0.2，0≤e≤0.1，0≤f≤0.1，M包括Mg、Fe、Co、Ti、Y、Sc、Ru、Cu、Mo、Ce、W、Zr、Ca、P、B、Si、Ba和Sr中的至少一种。化学式为LiNi0.5- aMn1.5-bAleNbfMcO4-d的材料为尖晶石结构，可以包含由Ni、Mn、Al、Nb、M中至少一种元素占据尖晶石结构空位形成的类岩盐相，占位元素位于尖晶石相的16c或8a位置，形成的类岩盐相占原有尖晶石相的比例小于10%。
在其中一个实施例中，内核的粒径为0.1μm~30μm。在该内核的粒径范围内，Al和Nb向内核中渗透的效果较好，形成表面掺杂的效果较好。可选地，内核的粒径为0.1μm、0.5μm、0.7μm、1μm、1.5μm、2μm、3μm、5μm、10μm、15μm、20μm、25μm或30μm。
在其中一个实施例中，外壳的厚度为2nm~800nm。可选地，外壳的厚度为2nm、3nm、5nm、10nm、20nm、30nm、50nm、80nm、100nm、150nm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm或800nm。
在其中一个实施例中，外壳于内核的表面均匀分布。
在其中一个实施例中，外壳于内核的表面呈岛状分布。
本申请又一实施例提供一种正极活性材料的制备方法，包括：
将内核原材料和外壳原材料混合，得到混合原材料；
将混合原材料进行烧结；
内核原材料包括Li源和M源；或者内核原材料包括Al源和Nb源中的至少一种、Li源以及M源；其中，M源包括Mg、Zn、Ni、Mn、Fe、Co、Ti、Y、Sc、Ru、Cu、Mo、Ge、W、Zr、Ca、Ta、P、B、Si、Ba和Sr中的至少一种；
外壳原材料包括Al源和Nb源。
上述正极活性材料的制备方法，在用AlkNbvOw修饰内核材料的过程中，内核材料中的元素可能通过热扩散部分掺杂到Al2Nb2O7和AlNbO4中，有时候也会在外壳Al2Nb2O7和AlNbO4材料合成过程中微量的添加其他金属和非金属物质对外壳Al2Nb2O7和AlNbO4材料进行进一步包覆和掺杂，经过这种改性得到的外壳材料仍具有和Al2Nb2O7或AlNbO4材料相同的结构，上述涉及到的利用经过掺杂和改性的Al2Nb2O7或AlNbO4材料作为外壳也属于本专利的保护范围。
上述正极活性材料的制备方法，能够制备具有较好的高温电化学性能的正极活性材料，进而在高充电电压和高温条件下能够使电解液对活性材料表面的溶解得到抑制。
在其中一个实施例中，内核中的氧通过Li和M的氧化物、氢氧化物和碳酸盐中的至少一种形成。
在其中一个实施例中，外壳原材料包括Al2Nb2O7、AlNbO4及他们的前驱体中的至少一种。
在其中一个实施例中，内核原材料的D50粒径为2μm~20μm。在该内核原材料的D50粒径范围内，烧结的效果较好，制备的正极活性材料的高温电化学性能较好。可选地，内核原材料的D50粒径为2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、12μm、14μm、16μm、18μm或20μm。
在其中一个实施例中，外壳原材料的D50粒径为2nm~800nm。在该外壳原材料的D50粒径范围内，烧结的效果较好，制备的正极活性材料的高温电化学性能较好。可选地，外壳原材料的D50粒径为2nm、3nm、5nm、10nm、20nm、30nm、50nm、80nm、100nm、150nm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm或800nm。
在其中一个实施例中，烧结的升降温速率为0.5℃/min~8℃/min。在该烧结的升降温速率范围内，烧结的效果较好。可选地，烧结的升降温速率为0.5℃/min、0.6℃/min、0.7℃/min、0.8℃/min、1℃/min、1.5℃/min、2℃/min、2.5℃/min、3℃/min、3.5℃/min、4℃/min、5℃/min、6℃/min、7℃/min或8℃/min。
在其中一个实施例中，烧结的温度为300℃~800℃。在该烧结的温度范围内，烧结的效果较好。可选地，烧结的温度为300℃、350℃、400℃、450℃、500℃、550℃、600℃、650℃、700℃、750℃或800℃。
在其中一个实施例中，烧结的时间为2h~15h。在该烧结的时间范围内，烧结的效果较好。可选地，烧结的时间为2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、5h、5.5h、6h、6.5h、7h、7.5h、8h、9h、10h、11h、13h或15h。
在其中一个实施例中，正极活性材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将内核原材料和外壳原材料混合，得到混合原材料；
（2）将步骤（1）中得到的混合原材料于300℃~800℃烧结2h~15h得到正极活性材料。
本申请又一实施例提供一种正极极片，包括集流体和位于所述集流体至少一个表面之上的活性层，所述活性层包括上述任一所述的正极活性材料或者上述任一所述的制备方法制备的正极活性材料。
本申请又一实施例提供一种电池，其特征在于，包括上述的正极极片。
在其中一个实施例中，电池为锂离子电池，其电解质为液态电解质或固态电解质。
在其中一个实施例中，液态电解质包括有机溶剂和锂盐。
在其中一些实施例中，有机溶剂包括碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸二乙酯、γ-丁内酯、二甲基亚砜、乙酸乙酯、乙酸甲酯、四氢呋喃、二甲基甲烷、2-二甲基四氢呋喃、1,2-二甲基乙烷、1,3-二氧环戊烷和二甘醇二甲醚中的至少一种。
在其中一些实施例中，锂盐包括高氯酸锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、三氟甲基磺酸锂、二氟草酸硼酸锂、双草酸硼酸锂中的至少一种。
在其中一个实施例中，液态电解液还包括含有N、P、Si、B、F、S中的至少一种的电解液添加剂。
在其中一个实施例中，液态电解液还包括含有羰基或苯环的电解液添加剂。
在其中一些实施例中，固态电解质包括氧化物基、硫化物基、磷酸盐基和聚合物基材料中的至少一种。
在其中一个实施例中，固态电解质包括钙钛矿、NaSICON、具有石榴石结构的陶瓷氧化物、组成为Li2S-P2S5和Li2S-Ge2S5的硫化物、Li3N、LISICON(Lithium Super IonicConductor)、Thio-LISICON(Li3.25Ge0.25P0.75S4)、LiPON和PEO中的至少一种。
在其中一个实施例中，钙钛矿的通式为Li3xLa2/3-xTiO3，其中0≤x≤2/3。
在其中一个实施例中，NaSICON的通式为LixMy(PO4)3，其中1≤x≤3，1≤y≤2，M选自Ge、Al、Ti、Ga、Zr、Fe和Nb中的至少一种。
在其中一个实施例中，具有石榴石结构的陶瓷氧化物包括：Li5La3M2O12(M＝Nb或Ta)、Li6ALa2M2O12(A＝Ca、Sr或Ba；M＝Nb或Ta)、Li5.5La3M1.75B0.25O12 (M＝Nb或Ta；B＝In或Zr)、Li7La3Zr2O12和Li7.06M3Y0.06Zr1.94O12(M＝La、Nb或Ta)。
在其中一个实施例中，固态电解质的颗粒的粒径为0.1μm~20μm。可选地，固态电解质的颗粒的粒径为0.5μm~10μm。
以下为具体实施例
实施例1
实施例1所制备的正极活性材料的内核的化学式为LiNi0.5Mn1.5O4，外壳的化学式为AlNbO4。
正极活性材料的制备：
（1）称取100g氢氧化镍锰和20.74g碳酸锂，将其放入研钵中，研磨60min，然后将研磨后的粉末放置在箱式炉中，在900℃煅烧10h，制备得到镍锰酸锂（LiNi0.5Mn1.5O4）材料；
（2）取107.4g步骤（1）中制备的镍锰酸锂材料和0.425g AlNbO4，将其放入研钵中，研磨60min，然后将研磨后的粉末放置在箱式炉中，在700℃煅烧8h，制备得到AlNbO4包覆的尖晶石结构LiNi0.5Mn1.5O4正极活性材料。
实施例2
实施例2所制备的正极活性材料的内核的化学式为LiNi0.5Mn1.5O4，外壳的化学式为Al2Nb2O7。
正极活性材料的制备：
（1）称取100g氢氧化镍锰和20.74g碳酸锂，将其放入研钵中，研磨60min，然后将研磨后的粉末放置在箱式炉中，在900℃煅烧10h，制备得到镍锰酸锂（LiNi0.5Mn1.5O4）材料；
（2）取107.4g步骤（1）中制备的镍锰酸锂材料和0.813g Al2Nb2O7，将其放入研钵中，研磨60min，然后将研磨后的粉末放置在箱式炉中，在700℃煅烧8h，制备得到Al2Nb2O7包覆的尖晶石结构LiNi0.5Mn1.5O4正极活性材料。
实施例3
实施例3所制备的正极活性材料的内核的化学式为LiNi0.5Mn1.5O4，外壳的化学式为AlNbO4。
正极活性材料的制备：
（1）称取100g氢氧化镍锰和20.74g碳酸锂，将其放入研钵中，研磨60min，然后将研磨后的粉末放置在箱式炉中，在900℃煅烧10h，制备得到镍锰酸锂（LiNi0.5Mn1.5O4）材料；
（2）将0.735乙醇铌和0.375g乙醇铝溶于500ml无水乙醇中，取107.4g步骤（1）中制备的镍锰酸锂材料并加入上述无水乙醇中得到混合液；将混合液进行加热搅拌，直至溶液完全蒸干，得到含有AlNbO4前驱体的镍锰酸锂（LiNi0.5Mn1.5O4）中间材料；
（3）将步骤（2）中的中间材料进行烘干和粉碎制得粉末，将研磨后的粉末放置在箱式炉中，在800℃煅烧15h，制备得到AlNbO4包覆的尖晶石结构LiNi0.5Mn1.5O4正极活性材料。
对比例1
对比例1所制备的正极材料的化学式为LiNi0.5Mn1.5O4。
正极材料的制备：
称取100g氢氧化镍锰和20.74g碳酸锂，将其放入研钵中，研磨60min，然后将研磨后的粉末放置在箱式炉中，在900℃煅烧10h，制备得到镍锰酸锂（LiNi0.5Mn1.5O4）正极材料。
对实施例1~3和对比例1制备所得的正极材料进行电化学性能测试。
首先将实施例1~3和对比例1制备所得的正极材料制备成扣式电池。
（1）制备正极极片
将重量比为80:10:10的正极活性材料、炭黑和聚偏二氟乙烯（PVDF）分散于N-甲基吡咯烷酮（NMP）中，其中炭黑作为导电添加剂，PVDF作为粘结剂，制备成均匀的正极浆料。将正极浆料均匀涂覆在厚度为15μm的铝箔集流体上，在55℃下烘干，形成厚度为100μm的极片，将极片置于辊压机下辊压（压力约为1MPa×1.5cm2），裁剪成直径为14mm的圆片，然后置于真空烘箱中于120℃下烘6h，自然冷却后取出置于惰性气氛的手套箱中用作正极极片。
（2）装配锂离子二次电池
在惰性气氛的手套箱中，以金属锂作为电池的负极，双面涂覆氧化铝的PP/PE/PP的三层膜作为隔膜放在正极和负极之间，滴加常用的碳酸脂类电解液，以步骤（1）制备的正极极片为正极，装配成型号为CR2032的扣式电池。
电池倍率循环性能测试：
将实施例1~3和对比例1制备的扣式电池在室温（25℃）条件下静置10h后，对扣式电池进行充放电活化，随后采用蓝电电池充放电测试仪对上述制备的扣式电池进行充放电循环测试。具体如下：在55℃下，以0.2C倍率循环50周，测试各扣式电池的放电容量和库伦效率，测试结果如下表1所示：
表1
Figure 475135DEST_PATH_IMAGE002
从表1可以看出，对比例1制备的正极材料装配的扣式电池在经过100周循环后，容量下降明显，实施例1~3制备所得的正极活性材料装配的扣式电池的高温循环性能优于对比例1，库伦效率也优于对比例1。
热稳定性测试：
将实施例1~3和对比例1制备的扣式电池在25℃下，以0.2C倍率充电至4.9V，在充满惰性气氛的手套箱中进行拆解，对拆解后的正极极片和电解液一起密封在高压DSC盘中，进行DCS测试，测试结果如下表2：
表2
Figure 406181DEST_PATH_IMAGE004
从表2可以看出，对比例1中的正极极片与表面电解液的反应温度最低，实施例1~3中的正极极片与电解液的反应温度明显提高，说明氧化铝铌包覆能有效改善尖晶石结构正极活性材料的热稳定性。
理化性能测试：
对实施例1~3和对比例1制备的正极材料的理化性能进行测试，测试方法如下：按照GB/T 1717-1986测试上述正极活性材料的pH，测试结果如下表3：
表3
Figure 98194DEST_PATH_IMAGE006
从表3可以看出，实施例1~3所制备的正极活性材料的pH值明显低于对比例1所制备的正极材料，氧化铝铌包覆后，尖晶石结构镍锰酸锂正极活性材料的表面氢氧化锂和碳酸锂与氧化铝铌反应形成快离子导体，减少了材料表面的游离锂，所以包覆了氧化铝铌的尖晶石结构镍锰酸锂的pH会明显降低。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准，说明书及附图可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种正极活性材料，其特征在于，包括内核和外壳，所述外壳包覆于所述内核的表面；
所述内核包括化学式为LixMyAleNbfOz的材料，其中，0.8≤x≤2.2，0.8≤y≤2.2，1.8≤z≤4.2，0≤e≤0.1，0≤f≤0.1，M为Mg、Zn、Ni、Mn、Fe、Co、Ti、Y、Sc、Ru、Cu、Mo、Ge、W、Zr、Ca、Ta、P、B、Si、Ba和Sr中的至少一种；
所述外壳包括化学式为AlkNbvOw的材料，其中，1≤k≤2，1≤v≤2，4≤w≤7。
2.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，还包括过渡层，所述过渡层位于所述内核和所述外壳之间；
所述过渡层包括化学式为LixMyAlmNbnOz的材料，其中，0.8≤x≤2.2，0.8≤y≤2.2，1.8≤z≤4.2，e＜m≤0.1，f＜n≤0.1，M为Mg、Zn、Ni、Mn、Fe、Co、Ti、Y、Sc、Ru、Cu、Mo、Ge、W、Zr、Ca、Ta、P、B、Si、Ba和Sr中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的正极活性材料，其特征在于，所述过渡层满足以下特征中的至少一个：
（1）所述过渡层包括化学式为LiNioMnpAlmNbnMrOq的材料，其中，0.3≤o≤0.7，1.3≤p≤1.7，3.8≤q≤4.2，0≤r≤0.1，e＜m≤0.1，f＜n≤0.1，M包括Mg、Fe、Co、Ti、Y、Sc、Ru、Cu、Mo、Ce、W、Zr、Ca、P、B、Si、Ba和Sr中的至少一种；
（2）所述过渡层的厚度为0.5nm~200nm。
4.根据权利要求1~3任一所述的正极活性材料，其特征在于，所述内核包括化学式为LiNi0.5-aMn1.5-bAleNbfMcO4-d的材料，其中-0.2≤a≤0.2，-0.2≤b≤0.2，0≤c≤0.1，-0.2≤d≤0.2，0≤e≤0.1，0≤f≤0.1，M包括Mg、Fe、Co、Ti、Y、Sc、Ru、Cu、Mo、Ce、W、Zr、Ca、P、B、Si、Ba和Sr中的至少一种。
5.根据权利要求1~3任一所述的正极活性材料，其特征在于，满足如下特征中的至少一个：
（1）所述内核的粒径为0.1μm~30μm；
（2）所述外壳的厚度为2nm~800nm。
6.一种权利要求1~5任一所述的正极活性材料的制备方法，其特征在于，包括：
将内核原材料和外壳原材料混合，得到混合原材料；
将所述混合原材料进行烧结；
所述内核原材料包括Li源和M源；或者所述内核原材料包括Al源和Nb源中的至少一种、Li源以及M源；其中，M源包括Mg、Zn、Ni、Mn、Fe、Co、Ti、Y、Sc、Ru、Cu、Mo、Ge、W、Zr、Ca、Ta、P、B、Si、Ba和Sr中的至少一种；
所述外壳原材料包括Al源和Nb源。
7.根据权利要求6所述的正极活性材料的制备方法，其特征在于，所述内核原材料的D50粒径为2μm~20μm；
和/或，所述外壳原材料的D50粒径为2nm~800nm。
8.根据权利要求6所述的正极活性材料的制备方法，其特征在于，所述烧结满足如下特征中的至少一个：
（1）所述烧结的升降温速率为0.5℃/min~8℃/min；
（2）所述烧结的温度为300℃~800℃；
（3）所述烧结的时间为2h~15h。
9.一种正极极片，其特征在于，包括集流体和位于所述集流体至少一个表面之上的活性层，所述活性层包括权利要求1~5任一所述的正极活性材料或者权利要求6~8任一所述的制备方法制备的正极活性材料。
10.一种电池，其特征在于，包括权利要求9所述的正极极片。
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