一种正极极片及其制备方法、锂离子电池技术

一种正极极片及其制备方法、锂离子电池。为克服现有技术中的正极极片在高充电电压情况下，电池循环性能以及高温存储性能差的问题，本发明专利技术提供了一种正极极片，包括正极集流体和附着于所述正极集流体表面的正极材料层；所述正极材料层表面还附着有聚多巴胺层。同时，本发明专利技术还公开了上述正极极片的制备方法以及采用该正极极片的锂离子电池。采用本发明专利技术提供的正极极片制备得到的锂离子电池在高充电电压情况下，电池循环性能以及高温存储性能优异。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种正极极片及其制备方法，以及包括该正极极片的锂离子电池。
技术介绍
锂离子二次电池具有高比能量，高循环寿命，低自放电等特点，在手机，平板电脑， 移动电源等消费类电子产品获得广泛地应用。近年来，智能手机地迅猛发展，其功能的不断 增加，对于作为其动力之源的锂离子电池，顺应智能手机地发展需求，其能量密度在逐渐攀 升，综合性能也不断在提高。 通常地，作为锂离子二次电池用的正极活性材料，一般选用能够可逆进行释放和 插入锂离子的物质，如具有通式LiCo xMnyNizO2(其中x+y+z = 1)或者LiMPO4(M = Fe、Mn、 Co中的一种或者多种）的物质中的单独一种或者混合多种作为锂离子电池的正极活性材 料。当前在消费类电子产品中，主要采用LiCoO 2作为正极活性材料。同时，为了获得更高 的能量密度，通过提升电池的充电上限电压获得容量的上升。如将电池电压从4. 2V提高到 4. 35V，电池放电容量能够提升约15 %，若再提升到4. 4V，容量相比于4. 35V，容量可进一步 获得约6%左右的提升。然而，随着充电电压的提高，虽然能量密度获得提升，但是电池循环 性能以及高温存储性能有所下降。 为克服上述问题，现有技术中提供了一种正极极片，在正极极片上形成无机粒子 层，并结合具有空孔的隔离件（空孔平均孔径为〇. 15 μ m-0. 3 μ m)共同作用，可获得高温性 能的一定的提升，但是并未从根本上克服上述问题，在长时间高温储存的情况下，上述改善 效果明显减弱。 现有技术中还提供了一种方法，通过在正极表面喷涂或者将正极浸渍在碳酸锂溶 液中，形成保护层，以此来提高锂离子电池的高温性能（如高温循环以及高温储存性能）。 但是该方案的效果并不明显。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中的正极极片在高充电电压情况下， 电池循环性能以及高温存储性能差的问题，提供一种正极极片。 本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案如下： 提供一种正极极片，包括正极集流体和附着于所述正极集流体表面的正极材料 层；所述正极材料层表面还附着有聚多巴胺层。 同时，本专利技术还提供了上述正极极片的制备方法，包括如下步骤： S1、获取正极极片前体；所述正极极片前体包括正极集流体和附着于所述正极集 流体表面的正极材料层； S2、获取多巴胺溶液； S3、将所述多巴胺溶液设置于所述正极极片前体上的正极材料层表面，然后干燥， 形成聚多巴胺层，得到正极极片。 另外，本专利技术还提供了一种锂离子电池，包括电池壳体、设置于电池壳体内的电芯 以及填充所述电池壳体内的电解液；所述电芯包括依次设置的正极极片、隔膜和负极极片； 所述正极极片为前述的正极极片。 本专利技术的专利技术人通过大量实验发现，在高充电电压情况下，锂离子电池中采用的 非水电解液在与高电压正极极片接触时会被氧化，而反应产物可能沉积于正极极片表面， 也有部分可能穿过隔膜，在负极极片上还原而形成沉积物。沉积物的形成会阻碍锂离子在 负极极片处的嵌入嵌出。而随着沉积物量的增多，会导致隔膜内孔洞被堵塞，从而阻碍锂离 子的迀移，劣化锂离子电池的循环性能。当锂离子电池处于高温条件下时，上述问题更加明 显。 专利技术人发现，若通过在正极极片上形成无机粒子层，以无机粒子来捕获发生在正 极表面的电解液氧化分解产物；同时，结合具有孔洞（平均孔径为0. 15 μ m-o. 3 μ m)的隔离 件来减少氧化分解产物的影响。但是，上述方法并未从根本上减少氧化产物的产生，因此， 上述方法对电池循环性能以及高温存储性能的改善效果不明显。并且，在长时间高温储存 条件下，上述方法的效果将进一步减弱。 而若通过在正极极片表面喷涂或者浸渍碳酸锂溶液形成保护层，由此制得的锂离 子电池的电池循环性能以及高温存储性能的改善效果不明显。 本专利技术中，通过多巴胺溶液的自聚合，在正极极片前体的正极材料层表面形成聚 多巴胺层，可有效的覆盖于正极材料层表面，从而大大地减少电解液在正极极片上的氧化 分解，继而减少了氧化产物向负极极片的迀移量，显著地提供了锂离子电池的高温存放性 能与循环性能。 聚多巴胺分子中的N基团对金属离子具有较强的络合能力，可以在高温过程中络 合正极材料可能溶出的金属离子，从而减少了电解液中的游离的金属离子，同时显著地避 免了金属离子负极还原的现象。同时，聚多巴胺对电解液的相容高，亲和力佳，很容易被电 解液所润湿，尤其在高压实密度的正极片中，可以大大加速电解液对极片的润湿，从而有助 于提高电池的循环性能和倍率性能。另外正极表面覆盖了高分子膜，明显地减少了正极表 面颗粒在制备工艺过程中出现的颗粒脱落现象的发生。【附图说明】 图1是本专利技术实施例1与对比例1的高温45度循环曲线对比示意图。【具体实施方式】 为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合 附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用 以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。 本专利技术提供的正极极片包括正极集流体和附着于所述正极集流体表面的正极材 料层；所述正极材料层表面还附着有聚多巴胺层。 根据本专利技术，上述正极极片中，正极集流体及附着于正极集流体表面的正极材料 层可以采用常规的各种。 例如，上述正极集流体的种类已为本领域技术人员所公知，例如可以选自铝箱、铜 箱、冲孔钢带。 通常，正极材料层包括正极活性材料、正极粘结剂和正极导电剂。本专利技术中，上述 正极活性材料、正极粘结剂和正极导电剂所采用的具体物质以及相对含量可采用现有技 术中常用的，例如：所述正极活性材料选自LiMn 204、LiMxFe1 XP04、LiuaLpb-ANeO2中的一 种或者多种；其中，〇彡X彡1，M选自Mn、Ti、Co、V、Mg中的一种或者多种；0彡a彡0. 2， 0彡b彡 1，0彡 c彡 1，0彡b+c彡 1.0，L、M、N*Co、Mn、Ni、Al、Mg、Ga、Sc、Ti、V、Cr、Fe、 Cu 和 Zn 中一种或多种。例如，具体可以采用 LiFeP04、Li3V2(P04)3、LiMn 204、LiMn02、LiNi02、 LiNiCoMn02、LiNiQ.S5CoaiAl aQ502、LiCoO2*-种或多种。 本专利技术对所述正极导电剂没有特别限制，可以为本领域常规的正极导电剂，比如 乙炔黑、碳纳米管、HV、气相沉积碳纤维、石墨烯、碳黑中的至少一种。其中，以正极活性物质 的重量为基准，所述导电剂的含量为〇. l_20wt%，优选为0. 5-10wt%。 所述正极粘结剂的种类和含量为本领域技术人员所公知，例如含氟树脂和聚烯烃 化合物如聚偏二氟乙烯（PVDF)、聚四氟乙烯（PTFE)和丁苯橡胶（SBR)中的一种或几种。一 般来说，根据所用正极粘合剂种类的不同，以正极活性物质的重量为基准，正极粘结剂的含 量为 0· 01-10wt%，优选为 0· 02-5wt%。 上述正极集流体上的正极材料层的厚度可在较大范围内变动，优选情况下，所述 正极材料层的厚度为30-200 μ m。 根据本专利技术，在上述正极材料层表面还附着有聚多巴胺层，通过该聚多巴胺层，可 极大的改善在高充电电压情况下的电池循环性能以及高温存储性能。 上述聚多巴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正极极片，其特征在于，包括正极集流体和附着于所述正极集流体表面的正极材料层；所述正极材料层表面还附着有聚多巴胺层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：玉正日，梁世硕，周文对，
申请(专利权)人：深圳市三讯电子有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44