CN115832276A

CN115832276A - 正极活性材料、其制备方法及包含其的二次电池

Info

Publication number: CN115832276A
Application number: CN202111319018.4A
Authority: CN
Inventors: 方小明; 吴燕英
Original assignee: Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Current assignee: Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Priority date: 2021-11-09
Filing date: 2021-11-09
Publication date: 2023-03-21
Anticipated expiration: 2041-11-09

Abstract

本申请提供了一种正极活性材料、其制备方法及包含其的二次电池。正极活性材料包括核结构；包覆层，设置在核结构至少一部分表面上，包覆层包括至少一种聚烯烃类物质，聚烯烃类物质交联度小于等于5％，可选地，聚烯烃类物质的交联度小于等于3％。本申请提供的正极活性材料在核结构上包覆高柔韧性材料，使颗粒与颗粒之间的压缩和滑移空间增大，增强了极片柔韧性，从而提高二次电池的安全性能及循环性能。

Description

正极活性材料、其制备方法及包含其的二次电池

技术领域

本申请涉及电池技术领域，尤其涉及一种正极活性材料、二次电池、电池模块、电池包和用电装置。

背景技术

近年来，二次电池被广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，以及电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域。由于二次电池取得了极大的发展，对其能量密度也提出了更高的要求，因而目前普遍采用压实密度较高的正极极片。

二次电池的安全性能和循环性能一致被行业内高度重视，如何使电池同时兼顾较好的安全性能及循环性能，仍然是亟待解决的问题。

发明内容

为了达到上述目的，本申请的第一方面提供了一种正极活性材料，包括核结构；包覆层，设置在所述核结构至少一部分的表面上，所述包覆层包括至少一种聚烯烃类物质，所述聚烯烃类物质交联度小于等于5％，可选地，所述聚烯烃类物质的交联度小于等于3％。

在任意实施方式中，所述聚烯烃类物质包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚丁二烯、聚异丁烯、聚乙酸乙烯酯中的一种或几种，可选地，所述聚烯烃类物质包括聚苯乙烯、聚丁二烯、聚异丁烯中的一种或几种。

在任意实施方式中，所述核结构包括含锂磷酸盐、LiNi_1-x-yCo_xM_yO₂中的一种或几种，其中，0＜x＜1，0＜y＜1，x+y＜1，M可选自Mn或Al。

在任意实施方式中，当所述核结构为含锂磷酸盐时，所述正极活性材料的内摩擦角为20°-50°。

在任意实施方式中，当所述核结构为LiNi_1-x-yCo_xM_yO₂时，所述正极活性材料的内摩擦角为10°-40°。

在任意实施方式中，所述包覆层与所述核结构的质量比为1:1000-50:1000，可选为1:1000-10:1000。

在任意实施方式中，所述包覆层厚度为1-200nm，可选为10-80nm。

在任意实施方式中，所述包覆层在核结构包覆率为30％-100％，可选为40％-80％。

本申请的第二方面还提供一种正极活性材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：提供核材料；

步骤S2：将聚烯烃类物质溶解在有机溶剂中得到溶液，所述聚烯烃类物质交联度小于等于5％；

步骤S3：将所述核材料加入所述溶液，制得正极活性材料；

其中，所述正极活性材料包括核结构；包覆层，设置在所述核结构至少一部分的表面上。

在任意实施方式中，所述聚烯烃类物质包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚丁二烯、聚异丁烯、聚乙酸乙烯酯中的一种或几种，可选地，聚苯乙烯、聚丁二烯、聚异丁烯中的一种或几种。

在任意实施方式中，步骤S1和S2中，所述聚烯烃类物质与所述核结构的质量比为1:1000-50:1000，可选为1:1000-10:1000。

在任意实施方式中，步骤S3中所述制得正极活性材料时将温度控制为50-200℃。

在任意实施方式中，步骤S2中，将所述溶液利用惰性气体雾化喷涂在所述核结构表面；可选地，惰性气体选自氮气、氩气、氦气中的一种或几种。

本申请的第三方面提供一种正极极片，包括本申请第一方面的正极活性材料或根据本申请第二方面的方法制备的正极活性材料。

本申请的第四方面提供一种二次电池，包括本申请的第三方面的正极极片。

本申请的第五方面提供一种用电装置，包括本申请的第四方面的二次电池。

附图说明

图1是本申请一实施方式的正极活性材料示意图。

图2是本申请一实施方式的二次电池的示意图。

图3是图2所示的本申请一实施方式的二次电池的分解图。

图4是本申请一实施方式的电池模块的示意图。

图5是本申请一实施方式的电池包的示意图。

图6是图5所示的本申请一实施方式的电池包的分解图。

图7是本申请一实施方式的二次电池用作电源的用电装置的示意图。

附图标记说明：

1电池包；2上箱体；3下箱体；4电池模块；5二次电池；51壳体；52电极组件；53顶盖组件

具体实施方式

以下，适当地参照附图详细说明具体公开了本申请的正极活性材料及其制造方法、正极极片、负极极片、隔离膜、二次电池、电池模块、电池包和用电装置的实施方式。但是会有省略不必要的详细说明的情况。例如，有省略对已众所周知的事项的详细说明、实际相同结构的重复说明的情况。这是为了避免以下的说明不必要地变得冗长，便于本领域技术人员的理解。此外，附图及以下说明是为了本领域技术人员充分理解本申请而提供的，并不旨在限定权利要求书所记载的主题。

本申请所公开的“范围”以下限和上限的形式来限定，给定范围是通过选定一个下限和一个上限进行限定的，选定的下限和上限限定了特别范围的边界。这种方式进行限定的范围可以是包括端值或不包括端值的，并且可以进行任意地组合，即任何下限可以与任何上限组合形成一个范围。例如，如果针对特定参数列出了60-120和80-110的范围，理解为60-110和80-120的范围也是预料到的。此外，如果列出的最小范围值1和2，和如果列出了最大范围值3，4和5，则下面的范围可全部预料到：1-3、1-4、1-5、2-3、2-4和2-5。在本申请中，除非有其他说明，数值范围“a-b”表示a到b之间的任意实数组合的缩略表示，其中a和b都是实数。例如数值范围“0-5”表示本文中已经全部列出了“0-5”之间的全部实数，“0-5”只是这些数值组合的缩略表示。另外，当表述某个参数为≥2的整数，则相当于公开了该参数为例如整数2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12等。

如果没有特别的说明，本申请的所有实施方式以及可选实施方式可以相互组合形成新的技术方案。

如果没有特别的说明，本申请的所有技术特征以及可选技术特征可以相互组合形成新的技术方案。

如果没有特别的说明，本申请的所有步骤可以顺序进行，也可以随机进行，优选是顺序进行的。例如，所述方法包括步骤(a)和(b)，表示所述方法可包括顺序进行的步骤(a)和(b)，也可以包括顺序进行的步骤(b)和(a)。例如，所述提到所述方法还可包括步骤(c)，表示步骤(c)可以任意顺序加入到所述方法，例如，所述方法可以包括步骤(a)、(b)和(c)，也可包括步骤(a)、(c)和(b)，也可以包括步骤(c)、(a)和(b)等。

如果没有特别的说明，本申请所提到的“包括”和“包含”表示开放式，也可以是封闭式。例如，所述“包括”和“包含”可以表示还可以包括或包含没有列出的其他组分，也可以仅包括或包含列出的组分。

如果没有特别的说明，在本申请中，术语“或”是包括性的。举例来说，短语“A或B”表示“A，B，或A和B两者”。更具体地，以下任一条件均满足条件“A或B”：A为真(或存在)并且B为假(或不存在)；A为假(或不存在)而B为真(或存在)；或A和B都为真(或存在)。

[二次电池]

二次电池又称为充电电池或蓄电池，是指在电池放电后可通过充电的方式使活性材料激活而继续使用的电池。

通常情况下，二次电池包括正极极片、负极极片、隔离膜及电解液。在电池充放电过程中，活性离子(例如锂离子)在正极极片和负极极片之间往返嵌入和脱出。隔离膜设置在正极极片和负极极片之间，主要起到防止正负极短路的作用，同时可以使活性离子通过。电解液在正极极片和负极极片之间，主要起到传导活性离子的作用。

正极活性材料

本申请的一个实施方式提供一种正极活性材料，包括：核结构；

包覆层，设置在所述核结构至少一部分的表面上，所述包覆层包括至少一种聚烯烃类物质，所述聚烯烃类物质的交联度小于等于5％，可选地，所述聚烯烃类物质的交联度小于等于3％。

交联是指线型或支型高分子链间以共价键连接成网状或体型高分子的过程，交联度表征高分子链的交联程度，由于交联产生的链与链之间的交联点抑制高分子链间的滑动，故交联度小的材料弹性和柔韧性较好。本申请的正极活性材料采用在核结构表面包覆一层高柔韧性材料的方式，由高柔韧性的高分子有机物包覆层代替坚硬的核结构材料表面进行接触，起到“缓冲”的作用，颗粒与颗粒之间的压缩和滑移空间增大，在极片受到压折时，能有效降低膜层颗粒对集流体的挤压作用，减少膜层开裂，从而改善极片柔韧性，改善高压密极片的脆性以及易断裂的问题，提高了电池的循环性能。

在一些实施方式中，所述聚烯烃类物质包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚丁二烯、聚异丁烯、聚乙酸乙烯酯中的一种或几种，可选地，聚四氟乙烯、聚异丁烯、聚乙酸乙烯酯中的一种或几种，可选地，聚苯乙烯、聚丁二烯、聚异丁烯中的一种或几种。包覆层采用聚烯烃类物质，此类物质的交联度小于等于5％，柔韧性高，包覆核结构后能起到很好的缓冲作用。

在一些实施方式中，核结构包括含锂磷酸盐、LiNi_1-x-yCo_xM_yO₂中的一种或几种，其中，0＜x＜1，0＜y＜1，x+y＜1，M可选自Mn或Al。

含锂磷酸盐的示例可包括但不限于磷酸铁锂(如LiFePO₄(也可以简称为LFP))、磷酸铁锂与碳的复合材料、磷酸锰锂(如LiMnPO₄)、磷酸锰锂与碳的复合材料、磷酸锰铁锂、磷酸锰铁锂与碳的复合材料中的至少一种。

在一些实施方式中，当所述核结构为含锂磷酸盐时，所述正极活性材料的内摩擦角为20°-50°。

在一些实施方式中，当所述核结构为LiNi_1-x-yCo_xM_yO₂时，所述正极活性材料的内摩擦角为10°-40°。

内摩擦角反映粉末物料间的抗剪强度和相对滑动的内摩擦力大小，内摩擦角越大，材料抗剪强度越高，相对滑动摩擦力越大，滑动越困难。通过在活性材料表面包覆柔韧性高的有机分子层，可以改善颗粒间的接触界面，降低内摩擦角，增加活性材料的可滑移程度。

在一些实施方式中，所述包覆层与所述核结构的质量比为1:1000-50:1000，可选为1:1000-10:1000。

在一些实施方式中，所述包覆层厚度为1-200nm，可选为10-80nm。

一定温度下，包覆层与核结构采用合适的质量比，有利于在活性材料表面形成一层厚度适中的包覆层，既可以为极片中的颗粒提供足够的缓冲和滑移空间，提高高压密阴极极片的柔韧性，又不影响活性材料克容量，兼顾了电芯容量。

在一些实施方式中，所述包覆层在核结构包覆率为30％-100％，可选为40％-80％。

在一些实施方式中，步骤S3中所述制得正极活性材料时将温度控制为50-200℃。

包覆过程中的温度影响包覆层的质量和厚度，包覆过程实质是内核材料和包覆层材料结合连接的过程，在本申请提出的一定范围内，温度越高，包覆层越厚，包覆率越高。此时包覆层与活性材料结合较快，连接较强，可以得到厚度合适的包覆层。

在一些实施方式中，步骤S2中，将所述溶液利用惰性气体雾化喷涂在所述核结构表面；可选地，惰性气体选自氮气、氩气、氦气中的一种或几种。

将包覆层材料通过惰性气体雾化吹入的方式与不断搅拌的核结构材料混合，可以在材料表面形成点状非连续性覆盖。点状非连续性的覆盖层增加了颗粒间的空隙，有利于增加颗粒之间的缓冲空间，更易于颗粒间的滑移，同时更有利于颗粒导电性能的发挥。

[正极极片]

正极极片通常包括正极集流体以及设置在正极集流体至少一个表面的正极膜层，正极膜层包括正极活性材料。

作为示例，正极集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面，正极膜层设置在正极集流体相对的两个表面的其中任意一者或两者上。

在一些实施方式中，正极集流体可采用金属箔片或复合集流体。例如，作为金属箔片，可采用铝箔。复合集流体可包括高分子材料基层和形成于高分子材料基层至少一个表面上的金属层。复合集流体可通过将金属材料(铝、铝合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等)形成在高分子材料基材(如聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)等的基材)上而形成。

在一些实施方式中，正极活性材料可采用本领域公知的用于电池的正极活性材料。作为示例，正极活性材料可包括以下材料中的至少一种：橄榄石结构的含锂磷酸盐、锂过渡金属氧化物及其各自的改性化合物。但本申请并不限定于这些材料，还可以使用其他可被用作电池正极活性材料的传统材料。这些正极活性材料可以仅单独使用一种，也可以将两种以上组合使用。其中，锂过渡金属氧化物的示例可包括但不限于锂钴氧化物(如LiCoO₂)、锂镍氧化物(如LiNiO₂)、锂锰氧化物(如LiMnO₂、LiMn₂O₄)、锂镍钴氧化物、锂锰钴氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴锰氧化物(如LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂(也可以简称为NCM₃₃₃)、LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂(也可以简称为NCM₅₂₃)、LiNi_0.5Co_0.25Mn_0.25O₂(也可以简称为NCM₂₁₁)、LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂(也可以简称为NCM₆₂₂)、LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂(也可以简称为NCM₈₁₁)、锂镍钴铝氧化物(如LiNi_0.85Co_0.15Al_0.05O₂)及其改性化合物等中的至少一种。橄榄石结构的含锂磷酸盐的示例可包括但不限于磷酸铁锂(如LiFePO₄(也可以简称为LFP))、磷酸铁锂与碳的复合材料、磷酸锰锂(如LiMnPO₄)、磷酸锰锂与碳的复合材料、磷酸锰铁锂、磷酸锰铁锂与碳的复合材料中的至少一种。

在一些实施方式中，正极膜层还可选地包括粘结剂。作为示例，粘结剂可以包括聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、偏氟乙烯-四氟乙烯-丙烯三元共聚物、偏氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯三元共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物及含氟丙烯酸酯树脂中的至少一种。

在一些实施方式中，正极膜层还可选地包括导电剂。作为示例，导电剂可以包括超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中的至少一种。

在一些实施方式中，可以通过以下方式制备正极极片：将上述用于制备正极极片的组分，例如正极活性材料、导电剂、粘结剂和任意其他的组分分散于溶剂(例如N-甲基吡咯烷酮)中，形成正极浆料；将正极浆料涂覆在正极集流体上，经烘干、冷压等工序后，即可得到正极极片。

[负极极片]

负极极片包括负极集流体以及设置在负极集流体至少一个表面上的负极膜层，所述负极膜层包括负极活性材料。

作为示例，负极集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面，负极膜层设置在负极集流体相对的两个表面中的任意一者或两者上。

在一些实施方式中，负极集流体可采用金属箔片或复合集流体。例如，作为金属箔片，可以采用铜箔。复合集流体可包括高分子材料基层和形成于高分子材料基材至少一个表面上的金属层。复合集流体可通过将金属材料(铜、铜合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等)形成在高分子材料基材(如聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)等的基材)上而形成。

在一些实施方式中，负极活性材料可采用本领域公知的用于电池的负极活性材料。作为示例，负极活性材料可包括以下材料中的至少一种：人造石墨、天然石墨、软炭、硬炭、硅基材料、锡基材料和钛酸锂等。硅基材料可选自单质硅、硅氧化合物、硅碳复合物、硅氮复合物以及硅合金中的至少一种。锡基材料可选自单质锡、锡氧化合物以及锡合金中的至少一种。但本申请并不限定于这些材料，还可以使用其他可被用作电池负极活性材料的传统材料。这些负极活性材料可以仅单独使用一种，也可以将两种以上组合使用。

在一些实施方式中，负极膜层还可选地包括粘结剂。作为示例，粘结剂可选自丁苯橡胶(SBR)、聚丙烯酸(PAA)、聚丙烯酸钠(PAAS)、聚丙烯酰胺(PAM)、聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠(SA)、聚甲基丙烯酸(PMAA)及羧甲基壳聚糖(CMCS)中的至少一种。

在一些实施方式中，负极膜层还可选地包括导电剂。作为示例，导电剂可选自超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中的至少一种。

在一些实施方式中，负极膜层还可选地包括其他助剂，例如增稠剂(如羧甲基纤维素钠(CMC-Na))等。

在一些实施方式中，可以通过以下方式制备负极极片：将上述用于制备负极极片的组分，例如负极活性材料、导电剂、粘结剂和任意其他组分分散于溶剂(例如去离子水)中，形成负极浆料；将负极浆料涂覆在负极集流体上，经烘干、冷压等工序后，即可得到负极极片。

[电解质]

电解质在正极极片和负极极片之间起到传导离子的作用。本申请对电解质的种类没有具体的限制，可根据需求进行选择。例如，电解质可以是液态的、凝胶态的或全固态的。

在一些实施方式中，电解质为液态的，且包括电解质盐和溶剂。

在一些实施方式中，电解质盐可选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、六氟砷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲磺酰亚胺锂、三氟甲磺酸锂、二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟二草酸磷酸锂及四氟草酸磷酸锂中的至少一种。

在一些实施方式中，溶剂可选自碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸亚丁酯、氟代碳酸亚乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、1,4-丁内酯、环丁砜、二甲砜、甲乙砜及二乙砜中的至少一种。

在一些实施方式中，电解液还可选地包括添加剂。作为示例，添加剂可以包括负极成膜添加剂、正极成膜添加剂，还可以包括能够改善电池某些性能的添加剂，例如改善电池过充性能的添加剂、改善电池高温或低温性能的添加剂等。

[隔离膜]

在一些实施方式中，二次电池中还包括隔离膜。本申请对隔离膜的种类没有特别的限制，可以选用任意公知的具有良好的化学稳定性和机械稳定性的多孔结构隔离膜。

在一些实施方式中，隔离膜的材质可选自玻璃纤维、无纺布、聚乙烯、聚丙烯及聚偏二氟乙烯中的至少一种。隔离膜可以是单层薄膜，也可以是多层复合薄膜，没有特别限制。在隔离膜为多层复合薄膜时，各层的材料可以相同或不同，没有特别限制。

在一些实施方式中，正极极片、负极极片和隔离膜可通过卷绕工艺或叠片工艺制成电极组件。

在一些实施方式中，二次电池可包括外包装。该外包装可用于封装上述电极组件及电解质。

在一些实施方式中，二次电池的外包装可以是硬壳，例如硬塑料壳、铝壳、钢壳等。二次电池的外包装也可以是软包，例如袋式软包。软包的材质可以是塑料，作为塑料，可列举出聚丙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯以及聚丁二酸丁二醇酯等。

参照图1，包覆层包覆在核结构材料至少一部分的表面，形成本申请的正极活性材料。

本申请对二次电池的形状没有特别的限制，其可以是圆柱形、方形或其他任意的形状。例如，图2是作为一个示例的方形结构的二次电池2。

在一些实施方式中，参照图3，外包装可包括壳体51和盖板53。其中，壳体51可包括底板和连接于底板上的侧板，底板和侧板围合形成容纳腔。壳体51具有与容纳腔连通的开口，盖板53能够盖设于所述开口，以封闭所述容纳腔。正极极片、负极极片和隔离膜可经卷绕工艺或叠片工艺形成电极组件52。电极组件52封装于所述容纳腔内。电解液浸润于电极组件52中。二次电池5所含电极组件52的数量可以为一个或多个，本领域技术人员可根据具体实际需求进行选择。

在一些实施方式中，二次电池可以组装成电池模块，电池模块所含二次电池的数量可以为一个或多个，具体数量本领域技术人员可根据电池模块的应用和容量进行选择。

图4是作为一个示例的电池模块4。参照图4，在电池模块4中，多个二次电池5可以是沿电池模块4的长度方向依次排列设置。当然，也可以按照其他任意的方式进行排布。进一步可以通过紧固件将该多个二次电池5进行固定。

可选地，电池模块4还可以包括具有容纳空间的外壳，多个二次电池5容纳于该容纳空间。

在一些实施方式中，上述电池模块还可以组装成电池包，电池包所含电池模块的数量可以为一个或多个，具体数量本领域技术人员可根据电池包的应用和容量进行选择。

图5和图6是作为一个示例的电池包1。参照图5和图6，在电池包1中可以包括电池箱和设置于电池箱中的多个电池模块4。电池箱包括上箱体2和下箱体3，上箱体2能够盖设于下箱体3，并形成用于容纳电池模块4的封闭空间。多个电池模块4可以按照任意的方式排布于电池箱中。

另外，本申请还提供一种用电装置，所述用电装置包括本申请提供的二次电池、电池模块、或电池包中的至少一种。所述二次电池、电池模块、或电池包可以用作所述用电装置的电源，也可以用作所述用电装置的能量存储单元。所述用电装置可以包括移动设备(例如手机、笔记本电脑等)、电动车辆(例如纯电动车、混合动力电动车、插电式混合动力电动车、电动自行车、电动踏板车、电动高尔夫球车、电动卡车等)、电气列车、船舶及卫星、储能系统等，但不限于此。

作为所述用电装置，可以根据其使用需求来选择二次电池、电池模块或电池包。

图7是作为一个示例的用电装置。该用电装置为纯电动车、混合动力电动车、或插电式混合动力电动车等。为了满足该用电装置对二次电池的高功率和高能量密度的需求，可以采用电池包或电池模块。

[实施例]

以下，说明本申请的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

实施例1

本实施例提供一种正极极片及二次电池的制备，具体包括如下几个步骤：

(1)正极活性材料的制备：

取10kg LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂正极材料(NCM)作为核材料，按0.5％的质量比取50g聚苯乙烯(PS)，将聚苯乙烯(PS)溶于1000g丙酮中。将上述正极材料在50℃下以800rpm转速搅拌，同时将上述聚苯乙烯溶液通过氮气雾化喷涂在搅拌当中的正极材料表面进行包覆。包覆完成后，将正极材料在120℃下以300rpm转速搅拌3h蒸发溶剂，得到包覆后的正极活性材料。

(2)正极极片的制备：将制备的正极活性材料、导电剂乙炔黑、粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)、分散剂按照质量比为96.7:0.7:2.4:0.2溶于溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，充分搅拌混合均匀后制备成正极浆料；将正极浆料均匀涂覆在正极集流体铝箔上，之后经过烘干、冷压、分切，得到正极极片。

(3)负极极片的制备：将负极活性材料人造石墨、增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC-Na)、粘结剂丁苯橡胶(SBR)、导电剂乙炔黑按照质量比为95.7:1.0:1.8:1.5溶于去离子水中，充分搅拌混合均匀后制备成负极浆料；将负极浆料涂覆在负极集流体铜箔上，之后经过烘干、冷压、分切，得到负极极片。

(4)隔离膜：采用聚丙烯膜。

(5)电解液的制备：将碳酸亚乙酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)按体积比1:1:1混合，然后将LiPF6均匀溶解在上述溶液中，得到电解液。该电解液中，LiPF6的浓度为1mol/L。

(6)二次电池的制备：将上述正极极片、隔离膜、负极极片按顺序堆叠并卷绕，得到电极组件；将电极组件放入外包装中，加入上述制备的电解液，经封装、静置、化成、老化等工序后，得到二次电池。

实施例2-17和对比例1-4与实施例1的二次电池制备方法相似，但是调整了核材料、包覆层和制备条件，改变不同的核材料、聚烯烃类物质投料比及反应温度，可以得到不同的包覆层厚度和包覆率，不同的制备参数详见表1，不同的产品参数详见表2。

表1：实施例1-17与对比例1-5的制备参数

表2：实施例1-17与对比例1-5的产品参数

测试方法

(1)内聚力测试

取3.0mm×150mm极片，用双面胶贴与钢板上，将低粘绿胶粘在极片上表面，用压辊滚压3次后，用拉力机夹具固定钢板和绿胶，打开拉力机测试软件，选择内聚力测试方案和拉力机上升速度，使拉力机以恒定速度拉动绿胶缓慢上升与极片剥离，达到设定位移时，测试完成，记录此次测试数据。

(2)粘结力测试

取3.0mm×160mm尺寸的极片，用双面胶贴与钢板上，将与极片等宽，长度大于极片长度的纸带插入极片下方并用皱纹胶固定，用拉力机夹具固定钢板和纸带，打开拉力机测试软件，选择粘结力测试方案和拉力机上升速度，使拉力机以恒定速度拉动纸带缓慢上升与极片剥离，达到设定位移时，测试完成，记录此次测试数据。

(3)冷压脆性测试

取2.5mm×25mm尺寸的极片，沿长度方向对折，用圆筒辊滚压一次，折痕对光观察有无透光、断裂；无透光、断裂的极片再沿长度方向折痕处反折、辊压，观察透光、断裂情况，直至极片出现透光或断裂，记录对折/辊压次数。

(4)裸电芯热压检测

卷绕后裸电芯在热压机上热压整形，检测热压后电芯内部是否存在极片开裂情况，统计极片开裂电芯的比例。

(5)循环容量保持率测试

将制作好的二次电池置于新威机上。在25℃的温度下，以0.33C的倍率先恒流再恒压充电至额定电压，静置5分钟后以0.33C的倍率下恒流放电至截止电压，记录此时放电容量，再静置5分钟。如此循环，200次容量保持率＝(第200次循环容量/第1次循环容量)×100％。

表3：实施例1-17与对比例1-5的性能测试结果

根据上述结果可知，实施例1-17，均取得了良好的效果。并且，还提高了正极极片的冷压脆断次数，降低了热压断裂比例，进而提高了二次电池的容量保持率，提高了二次电池的安全性能及循环性能。

而相对于此，对比例1-5，在正极极片方面冷压脆断次数低，热压断裂比例高；在二次电池方面，200圈容量保持率低，在循环性能方面未取得有效提高且极片易断裂引发安全问题。

需要说明的是，本申请不限定于上述实施方式。上述实施方式仅为示例，在本申请的技术方案范围内具有与技术思想实质相同的构成、发挥相同作用效果的实施方式均包含在本申请的技术范围内。此外，在不脱离本申请主旨的范围内，对实施方式施加本领域技术人员能够想到的各种变形、将实施方式中的一部分构成要素加以组合而构筑的其它方式也包含在本申请的范围内。

Claims

1.一种正极活性材料，包括：

核结构；

包覆层，设置在所述核材料至少一部分的表面上，所述包覆层包括至少一种聚烯烃类物质，所述聚烯烃类物质的交联度小于等于5％，可选地，所述聚烯烃类物质的交联度小于等于3％。

2.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，

所述聚烯烃类物质包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚丁二烯、聚异丁烯、聚乙酸乙烯酯中的一种或几种，可选地，所述聚烯烃类物质的交联度包括聚苯乙烯、聚丁二烯、聚异丁烯中的一种或几种。

3.根据权利要求1或2所述的正极活性材料，其特征在于，

所述核结构包括LiFePO₄、LiNi_1-x-yCo_xM_yO₂中的一种或几种，其中，0＜x＜1，0＜y＜1，x+y＜1，M可选自Mn或Al。

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，

当所述核结构为含锂磷酸盐时，所述正极活性材料的内摩擦角为20°-50°。

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，

当所述核结构为LiNi_1-x-yCo_xM_yO₂时，所述正极活性材料的内摩擦角为10°-40°，其中0＜x＜1，0＜y＜1，x+y＜1，M可选自Mn或Al。

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，

所述包覆层与所述核结构的质量比为1:1000-50:1000，可选为1:1000-10:1000。

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，所述包覆层厚度的为1-200nm，可选为10-80nm。

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，

所述包覆层在核结构表面包覆率为30％-100％，可选为40％-80％。

9.一种正极活性材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：提供核材料；

步骤S3：将所述核材料加入所述溶液，制得正极活性材料；

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，

所述聚烯烃类物质包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚丁二烯、聚异丁烯、聚乙酸乙烯酯中的一种或几种，可选地，所述聚烯烃类物质包括聚苯乙烯、聚丁二烯、聚异丁烯中的一种或几种。

11.根据权利要求9或10所述的制备方法，其特征在于，

所述核结构包括含锂磷酸盐、LiNi_1-x-yCo_xM_yO₂中的一种或几种，其中，0＜x＜1，0＜y＜1，x+y＜1，M可选自Mn或Al。

12.根据权利要求9-11任一项所述的制备方法，其特征在于，

步骤S3所述溶液中，所述聚烯烃类物质的加入质量与所述核材料的加入质量的比为1:1000-50:1000，可选为1:1000-10:1000。

13.根据权利要求9-12任一项所述的制备方法，其特征在于，

步骤S3中所述制得正极活性材料时将温度控制为50-200℃。

14.根据权利要求9-13任一项所述的制备方法，其特征在于，

步骤S2中，将所述溶液利用惰性气体雾化喷涂在所述核结构表面；可选地，惰性气体选自氮气、氩气、氦气中的一种或几种。

15.一种二次电池，包括正极极片，所述正极极片包括权利要求1-8任一项所述的正极活性材料或包括根据权利要求9-14任一项所述的方法制备的正极活性材料。

16.一种用电装置，包括选自权利要求15所述的二次电池。