(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202180018075.0 (22)申请日 2021.12.14 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2022.08.30 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/CN2021/137 773 2021.12.14 (71)申请人 宁德新能源科技有限公司 地址 352100 福建省宁德市蕉城区漳湾镇 新港路1号 (72)发明人 彭刚　郎野　 (74)专利代理 机构 北京柏杉松知识产权代理事 务所(普通 合伙) 11413 专利代理师 王宇　刘继富 (51)Int.Cl. H01M 4/36(2006.01)H01M 4/485(2010.01) H01M 4/505(2010.01) H01M 4/525(2010.01) H01M 4/62(2006.01) H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称 一种正极活性材 料、 电化学装置和电子装置 (57)摘要 本申请提供了一种正极活性材料、 电化学装 置和电子装置， 正极活性材料包括基体和存在于 基体表面的第一材料， 基体包括核和壳层， 第一 材料的(003)晶面的晶面间距d1小于核的(003) 晶面的晶面间距d2。 通过调控第一材料的(003) 晶面的晶面间距d1小于核的(003)晶面的晶面间 距d2， 可以提升正极活性材料表面的结构稳定 性， 以及降低正极活性材料的界面电荷转移阻 抗， 从而有利于同时提高电化学装置的循环性能 和动力学性能。 权利要求书1页 说明书16页 附图2页 CN 115280552 A 2022.11.01 CN 115280552 A 1.一种正极活性材料， 其包括基体和存在于所述基体表面的第一材料， 所述基体包括 核和壳层， 所述第一材料的(003)晶面的晶面间距d1小于所述核的(003)晶面的晶面间距 d2。 2.根据权利要求1所述的正极活性材料， 其中， 3.根据权利要求1所述的正极活性材料， 其中， 基于所述壳层中除Li以外的金属元素的 摩尔数， 所述壳层中Al元素的摩尔百分含量为X1， 基于所述核中除Li以外的金属元素的摩 尔数， 所述核中Al元 素的摩尔百分含量 为X2， 满足： X1> X2。 4.根据权利要求3所述的正极活性材 料， 其中， 1.5％≤X1≤ 3％， 和/或X2≤1.5％。 5.根据权利要求1所述的正极活性材料， 其中， 所述第一材料包括Co元素， 基于所述第 一材料中除Li以外的金属元素的摩尔数， 所述第一材料中Co元素的摩尔百分含量为C1， 基 于所述基体中除Li以外的金属元素的摩尔数， 所述基体中Co元素的摩尔百分含量为C2， 满 足： C1>C2。 6.根据权利要求1所述的正极活性材 料， 其满足以下 条件的至少一 者： (a)所述核中除Li以外的金属元素的摩尔总数为nM1， 所述核中Ni元素的摩尔数为nNi1， 所述核中Co元素的的摩尔数为nCo1， 所述核中Mn元素的的摩尔 数为nMn1， 所述核中Al元素的 的摩尔数为nAl， 所述核中R元素的的摩尔数为nR1， 0.5≤nNi1/nM1＜1， 0≤nCo1/nM1≤0.2， 0≤ nMn1/nM1≤0.5， 0＜nAl/nM1≤0.03， 0≤nR1/nM1≤0.05， 所述R元素包括M g、 Ti、 Zr、 Nb、 Y、 Cr、 V、 Ge、 Mo、 Fe、 Cu、 Zn、 Ga、 Ag、 W、 I n、 Sn、 Pb、 Sb、 La、 Ce、 Ca或Sr中的至少一种； (b)所述第一材料中除Li以外的金属元素 的摩尔总 数为nM2， 所述第一材料中Ni元素的 摩尔数为nNi2， 所述第一材料中Co元素的的摩尔数为nCo2， 所述第一材料中Z 元素的的摩尔数 为nZ， 所述第一材料中R元素的的摩尔数为nR2， 0≤nNi2/nM2≤0.6， 0.25≤nCo2/nM2≤1.0， 0≤ nZ/nM2≤0.1， 0≤nR2/nM2≤0.05， 所述Z元素包括Mn或Al中的至少一种， 所述R元素包括Mg、 Ti、 Zr、 Nb、 Y、 Cr、 V、 Ge、 Mo、 F e、 Cu、 Zn、 Ga、 Ag、 W、 I n、 Sn、 Pb、 Sb、 La、 Ce、 Ca或Sr中的至少一种。 7.根据权利要求6所述的正极活性材 料， 其中， nCo2/nM2‑nCo1/nM1≥0.25。 8.根据权利要求1所述的正极活性材 料， 其满足以下 条件的至少一 者： (c)沿第一方向观察， 基于所述正极活性材料的面积， 所述第一材料的面积百分比为 10％至80％； (d)所述第一材 料的平均粒径为5 0nm至800nm； (e)所述壳层的厚度为5nm至80nm； (f)所述基 体的平均粒径为2 μm至1 1 μm。 9.根据权利要求1所述的正极活性材料， 所述正极活性材料的比表面积小于或等于 0.65m2/g。 10.一种电化学装置， 其包括权利要求1至9中任一项所述的正极活性材 料。 11.一种电子装置， 其包括权利要求10所述的电化学装置 。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115280552 A 2一种正极活性材料、 电化学装 置和电子 装置 技术领域 [0001]本申请涉及电化学 领域， 特别是 涉及一种正极活性材 料、 电化学装置和电子装置 。 背景技术 [0002]锂离子电池由于具有高能量密度、 长循环寿命及无记忆效应等优点而被广泛应用 于穿戴设备、 智能手机、 无人机、 电动汽车及大型储能设备等领域， 已成为当今世界最具发 展潜力的新型绿色化学电源， 但也对 锂离子电池的综合 性能提出 更高的要求。 发明内容 [0003]本申请的目的在于提供一种正极活性材料、 电化学装置和电子装置， 以提高电化 学装置的循环性能和动力学性能。 [0004]本申请的第一方面提供了一种正极活性材料， 其包括基体和存在于基体表面的第 一材料， 基体包括核和壳层， 第一材料的(003)晶面的晶面间距d1小于核的(003)晶面的晶 面间距d2。 通过调控第一材料的(003)晶面的晶面间距d1小于核的(003)晶面的晶面间距 d2， 一方面， 第一材料的(003)晶面的晶面间距d1较小， 可以降低提供锂离子通道的活性晶 面在与电解液 的交界处发生相变失效的风险， 从而提升正极活性材料表面的结构稳定性； 另一方面， (003)晶面的晶面间距d1较小的第一材料， 锂离子在其中传输所受到的阻力较 小， 具有较高的锂离子电导率， 能够降低正极活性材料的界面电荷转移阻抗， 从而有利于同 时提高电化学装置的循环性能和动力学性能。 [0005]在本申请 的一些实施方案中， 通过调控 d1和d2的值在上述范围内， 能够提升正极活性材料表面的结构稳定性和锂离子电导率， 从 而提高电化学装置在高温高压下的循环性能。 [0006]在本申请的一些实施方案中， 基于壳层中除Li以外的金属元素的摩尔数， 壳层中 Al元素的摩尔百分含量为X1， 基于核中除Li以外的金属元素的摩尔数， 核中Al元素的摩尔 百分含量为X2， 满足： X1>X2。 一方面， 有利于提高基体表面未被第一材料覆盖区域的结构稳 定性； 另一方面， 由于壳层的稳定性较高， 有利于增强基体与第一材料之间的界面稳定性， 降低由于界面失效导致基体与第一材料之 间锂离子传输受阻的风险， 进而提高电化学装置 在高温高压下的循环性能。 [0007]在本申请的一些实施方案中， 1.5％≤X1≤3％。 在 本申请的一些实施方案中， X2≤ 1.5％。 [0008]在本申请的一些实施方案中， 第一材料包括Co元素， 基于第一材料中除Li以外的 金属元素的摩尔数， 第一材料中Co元素的摩尔百分含量为C1， 基于基体中除Li以外的金属 元素的摩尔数， 基体中Co元素的摩尔百分含量为C2， 满足： C1>C2。 更有利于降低正极活性材 料的界面电荷转移阻抗， 从而提升电化学装置的动力学性能。 [0009]在本申请的一些实施方案中， 核中除Li以外的金属元素的摩尔总数为nM1， 核中Ni 元素的摩尔 数为nNi1， 核中Co元素的的摩尔 数为nCo1， 核中Mn元素的的摩尔 数为nMn1， 核中Al说　明　书 1/16 页 3 CN 115280552 A 3