一种锂离子电池正极极片，其制备方法及使用该极片的电池技术

本申请涉及一种锂离子电池正极极片，包括集流体和正极活性材料层，还包括位于集流体和正极活性材料层之间的过渡层，该过渡层包括陶瓷材料、导电剂和粘结剂，该陶瓷材料为负温度系数半导体陶瓷材料。本申请提供的正极极片能够解决当前锂离子电池在低温充电过程中容易析锂，从而导致电池容量衰减快，安全风险高的问题，且不影响电池在常温及高温下的使用。同时，该过渡层还可以增加正极活性物质与集流体之间的粘结力，减小正极极片在循环过程中的膨胀，保证导电网络的有效性，延长电芯的使用寿命。

Positive pole piece of lithium ion battery, preparation method thereof and battery using the same

The invention relates to a lithium ion battery positive plate, including the collector and the anode active material layer, also comprises a set of transition layer between the fluid and the anode active material layer and the transition layer comprises a ceramic material, conductive agent and binder, the ceramic materials for the negative temperature coefficient of semiconductor ceramic materials. The positive plate is provided to solve the current lithium ion battery charging in low temperature easily in the process of separating lithium, which leads to rapid decay of the battery capacity, high security risk, and does not affect the use of the battery at room temperature and high temperature. At the same time, the transition layer can also increase the bonding force between the positive active material and the collecting fluid, reduce the expansion of the positive pole plate during the cycle process, guarantee the validity of the conductive network and prolong the service life of the electric core.

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池正极极片，其制备方法及使用该极片的电池
本申请涉及锂离子电池
，具体讲，涉及一种锂离子电池正极极片，其制备方法，及使用该正极极片的锂离子电池。背景枝术近年来，锂离子电池得到了迅速发展，同时对其要求也越来越高。锂离子电池一般需要满足以下特点：(1)高能量和高功率密度；(2)工作温度范围宽，环境适应性强；(3)长的循环寿命及使用年限；(4)突出的安全可靠性。锂离子电池在常温下表现出很好的性能，而在低温下的性能明显变差。低温对锂离子电池性能的影响主要涉及以下几方面：(1)降低电解液和SEI膜的导电性；(2)限制了锂离子在石墨阳极中的扩散；(3)与前两个因素有关的高的阳极极化；(4)增加了电解液/电极界面间电荷传递的阻力。现有的锂离子电池使用的负极材料主要为石墨负极材料，石墨类材料的嵌锂电位相对Li+/Li仅为0.1～0.2V，低温下电极材料中锂离子、电子迁移的阻力较大，表现为电极的阻抗大，极化电位大，石墨类材料的嵌锂电位降低，极易造成负极析锂，这个过程不可逆。如果在低温下重复充电,会迅速降低锂离子电池的容量，减少锂离子电池的服役寿命。同时金属锂可能会在碳电极表面析出而形成锂枝晶，枝晶进一步生长，则可能刺穿隔膜，造成正负极相接，从而引起短路，对电池造成损害,降低电池的安全性,特别是在受到外界的挤压,冲击等，对锂离子电池的安全性能造成很大的危害。有鉴于此，有必要提供一种在低温下具有良好抗析锂能力的锂离子电池。
技术实现思路
本申请的首要专利技术目的在于提出一种锂离子电池正极极片。本申请的第二专利技术目的在于提出该正极极片的制备方法。本申请的第三专利技术目的在于提出使用该正极极片的锂离子电池。为了完成本申请的目的，采用的技术方案为：本申请涉及一种锂离子电池正极极片，包括集流体和正极活性材料层，还包括位于所述集流体和所述正极活性材料层之间的过渡层，所述过渡层包括陶瓷材料、导电剂和粘结剂，所述陶瓷材料为负温度系数半导体陶瓷材料。优选地，所述陶瓷材料为La(MnxTiy)O3，其中0.3≤x≤0.4，0.6≤y≤0.7。优选地，所述陶瓷材料的粒径为0.01-1μm。优选地，所述陶瓷材料在所述过渡层中的重量含量为20-65wt％，优选20-30％。优选地，所述导电剂在所述过渡层中的重量含量为5-35wt％，所述粘结剂在所述过渡层中的重量含量为5-65wt％。优选地，所述过渡层的厚度为2-25μm，优选为4-15μm。优选地，所述导电剂选自零维碳材料、一维碳材料和二维碳材料中的至少一种；更优选地，所述零维碳材料为富勒烯、碳黑中的至少一种；所述一维碳材料选自碳纤维、碳纳米管中的至少一种；所述二维碳材料选自石墨、石墨烯和碳纳米带中的至少一种；所述三维碳材料为金刚石。优选地，所述粘结剂为水性粘结剂或油性粘结剂，所述水系粘结剂选自丁苯橡胶、水系丙烯酸树脂、羧甲基纤维素中的至少一种，所述油性粘结剂选自聚偏氟乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚乙烯醇中的至少一种。本申请还涉及所述锂离子电池正极极片的制备方法，包括以下步骤：步骤一、将包括所述陶瓷材料、导电剂和粘结剂的过渡层浆料涂覆于正极集流体表面，形成过渡层；步骤二、将包括正极活性物质的浆料涂覆于所述过渡层表面，形成正极活性材料层，得到本申请所述的锂离子电池正极极片。本申请还涉及一种锂离子电池，其使用本申请所述的锂离子电池正极极片。本申请的技术方案至少具有以下有益的效果：本申请提供了一种锂离子电池正极极片，其包括含有陶瓷材料的过渡层，能够解决当前锂离子电池在低温充电过程中容易析锂，从而导致电池容量衰减快，安全风险高的问题，且不影响电池在常温及高温下的使用。同时，该过渡层还可以增加正极活性物质与集流体之间的粘结力，减小正极极片在循环过程中的膨胀，保证导电网络的有效性，延长电芯的使用寿命。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本申请。应理解，这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。本申请涉及一种锂离子电池正极极片，包括集流体和正极活性材料层，还包括位于集流体和正极活性材料层之间的过渡层，过渡层包括陶瓷材料、导电剂和粘结剂，其中的陶瓷材料为负温度系数半导体陶瓷材料。现有技术中多是将陶瓷材料用于隔膜涂覆，以提高隔膜的安全性和锂离子的传送速率，而将陶瓷材料用于集流体涂覆的鲜有报道。本申请将陶瓷材料与导电剂、粘结剂混合，在正极集流体表面涂覆过渡层，然后涂覆正极活性材料层，得到的正极极片能够解决当前锂离子电池在低温充电过程中容易析锂，从而导致电池容量衰减快，安全风险高等问题。作为本申请正极极片的一种改进，该陶瓷材料为La(MnxTiy)O3，其中0.3≤x≤0.4，0.6≤y≤0.7。La(MnxTiy)O3是一种改良的负温度系数半导体陶瓷材料，在低温下具有较大的阻抗，在常温和高温下具有优良的导电性和稳定性。低温下充电过程中，过渡涂层中的电阻迅速增大，即增大了正极活性材料与集流体之间的电阻，进一步增加正极的极化电位，从而使充电电压迅速达到截至电压，从而保证低温下负极材料表面不析锂。当温度恢复正常时，过渡层的电阻减小，正极活性材料与集流体之间重新恢复良好的电子通路，电池开始正常充电。作为本申请正极极片的一种改进，陶瓷材料的粒径为0.01-1μm。当粒径过小低于0.01μm时，陶瓷材料为纳米级，一方面会提升制造成本，另一方面会影响过渡层浆料的加工性能；粒径大于1μm时，过渡层浆料在涂布时容易形成颗粒，有刺穿隔离膜(常用的隔离膜的厚度为7-16μm)，导致电池内部短路的风险。且过渡层的厚度也为微米级，如果陶瓷材料颗粒过大无法形成厚度一致的过渡层。作为本申请正极极片的一种改进，陶瓷材料在过渡层中的重量含量为20-65wt％，优选20-30wt％。陶瓷材料的质量含量过低，对低温充电下过渡层中的电阻几乎没有影响，析锂改善不明显。陶瓷材料的质量含量过高，集流体与正极活性材料之间的电阻过大，影响锂离子在正负极之间的传输。作为本申请正极极片的一种改进，导电剂在所述过渡层中的重量含量为5-35wt％，粘结剂在所述过渡层中的重量含量为5-65wt％。作为本申请正极极片的一种改进，过渡层的厚度为2-25μm，优选4-15μm。过渡层的厚度低于2μm时，涂覆较为困难，过渡层不能完全覆盖在正极集流体上，未被涂层覆盖的区域存在安全隐患；过渡层厚度过大导致集流体与正极活性材料层距离过远，不利于锂离子和电子在负极材料中的传输。作为本申请正极极片的一种改进，导电剂选自零维碳材料、一维碳材料和二维碳材料中的至少一种；优选地，零维碳材料为富勒烯、碳黑中的至少一种；一维碳材料选自碳纤维、碳纳米管中的至少一种；二维碳材料选自石墨、石墨烯和碳纳米带中的至少一种；三维碳材料为金刚石。常用的导电剂包括科琴黑(超细导电碳黑，粒径为30-40nm)、SP(SuperP，小颗粒导电碳黑，粒径为30-40μm)、S-O(超微细石墨粉，粒径为3-4μm)、KS-6(大颗粒石墨粉，粒径为6.5μm)、乙炔黑、VGCF(气相生长碳纤维，粒径为3-20μm)。作为本申请正极极片的一种改进，粘结剂为水性粘结剂或油性粘结剂，水系粘结剂选自丁苯橡胶、水系丙烯酸树脂、羧甲基纤维素中的至少一种，油性粘结剂选自聚偏氟乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池正极极片，包括集流体和正极活性材料层，其特征在于，还包括位于所述集流体和所述正极活性材料层之间的过渡层，所述过渡层包括陶瓷材料、导电剂和粘结剂，所述陶瓷材料为负温度系数半导体陶瓷材料。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池正极极片，包括集流体和正极活性材料层，其特征在于，还包括位于所述集流体和所述正极活性材料层之间的过渡层，所述过渡层包括陶瓷材料、导电剂和粘结剂，所述陶瓷材料为负温度系数半导体陶瓷材料。2.根据权利要求1所述的锂离子电池正极极片，其特征在于，所述陶瓷材料为La(MnxTiy)O3，其中0.3≤x≤0.4，0.6≤y≤0.7。3.根据权利要求1所述的锂离子电池正极极片，其特征在于，所述陶瓷材料的粒径为0.01-1μm。4.根据权利要求1所述的锂离子电池正极极片，其特征在于，所述陶瓷材料在所述过渡层中的重量含量为20-65％，优选20-30％。5.根据权利要求1所述的锂离子电池正极极片，其特征在于，所述导电剂在所述过渡层中的重量含量为5-35％，所述粘结剂在所述过渡层中的重量含量为5-65％。6.根据权利要求1所述的锂离子电池正极极片，其特征在于，所述过渡层的厚度为2-25μm，优选为4-15μm。7.根据权利要求1所述的锂离子电池正极极片，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：李星，张小文，邹武俊，王卫涛，段建，金海族，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35