正极片及电化学电池制造技术

本申请提供一种正极片及电化学电池。所述正极片包括正极集流体以及正极膜片，所述正极膜片设置于所述正极集流体上，所述正极膜片包括正极活性材料，所述正极活性材料包括普鲁士蓝类材料‑导电添加剂复合物，所述普鲁士蓝类材料的分子式为AxMy[M′(CN)6]z，其中，A为碱金属阳离子、碱土金属阳离子中的一种或几种，M为过渡金属，M′为过渡金属，0＜x≤2，0＜y≤1，0＜z≤1，所述正极膜片的电阻率小于等于400Ω·cm。本申请将正极膜片的电阻率控制在一定范围内，可以有效改善正极膜片的导电性，利于普鲁士蓝类材料的容量发挥，使电化学电池兼顾较好的倍率性能、较高的初始容量和良好的循环性能。

【技术实现步骤摘要】
正极片及电化学电池
本申请涉及电池领域，尤其涉及一种正极片及电化学电池。
技术介绍
锂离子电池以其高能量密度、长循环寿命等优点得到了广泛应用，但锂离子电池仍然面临着诸多问题，其中成本问题成为制约其发展的重要原因之一。作为一种有可能替代现有能量储存装置的新一代电化学储能体系，钠离子电池在近年来得到了科研和工业界极大的关注。如何提升钠离子电池的综合性能，使其能够实现商业化生产是目前的重要研发方向。
技术实现思路
鉴于
技术介绍
中存在的问题，本申请的目的在于提供一种正极片及电化学电池，所述电化学电池兼顾较好的倍率性能、较高的初始容量和良好的循环性能。为了达到上述目的，在本申请的一方面，本申请提供了一种正极片，其包括正极集流体以及正极膜片，所述正极膜片设置于所述正极集流体上，所述正极膜片包括正极活性材料，所述正极活性材料包括普鲁士蓝类材料-导电添加剂复合物，所述普鲁士蓝类材料的分子式为AxMy[M′(CN)6]z，其中，A为碱金属阳离子、碱土金属阳离子中的一种或几种，M为过渡金属，M′为过渡金属，0＜x≤2，0＜y≤1，0＜z≤1，所述正极膜片的电阻率小于等于400Ω·cm。在本申请的另一方面，本申请提供了一种电化学电池，其包括本申请一方面的正极片。相对于现有技术，本申请的有益效果为：本申请的电化学电池选用普鲁士蓝类材料-导电添加剂复合物作为正极活性材料，同时将正极膜片的电阻率控制在一定范围内，可以有效改善电化学电池的倍率性能，同时使电化学电池兼顾较高的初始容量和良好的循环性能。具体实施方式下面详细说明根据本申请的正极片及电化学电池。首先说明根据本申请第一方面的正极片。根据本申请第一方面的正极片包括正极集流体以及正极膜片，所述正极膜片设置于所述正极集流体上，所述正极膜片包括正极活性材料，所述正极活性材料包括普鲁士蓝类材料-导电添加剂复合物，所述普鲁士蓝类材料的分子式为AxMy[M′(CN)6]z，其中，A为碱金属阳离子、碱土金属阳离子中的一种或几种，M为过渡金属，M′为过渡金属，0＜x≤2，0＜y≤1，0＜z≤1。所述正极膜片的电阻率小于等于400Ω·cm，优选地，所述正极膜片的电阻率为15Ω·cm～400Ω·cm，更优选地，所述正极膜片的电阻率为30Ω·cm～200Ω·cm。在根据本申请第一方面所述的正极片中，将正极膜片的电阻率控制在一定范围内，可以显著改善电化学电池的综合性能，使电化学电池兼顾较好的倍率性能、较高的初始容量和良好的循环性能。若正极膜片的电阻率过高，则正极膜片中的电子和离子在充放电过程中在正极活性材料颗粒内部、从正极活性材料颗粒内部到正极活性材料颗粒表面、从一个正极活性材料颗粒表面到另一个正极活性材料颗粒表面、从正极活性材料颗粒到电解液界面、从正极活性材料颗粒到正极集流体界面等一系列过程中的扩散和传输速率均较慢，从而会导致电化学电池的动力学性能、倍率性能以及初始容量均较差。同时，由于普鲁士蓝类材料本身的电子和离子传导性较差，电阻率过高还会严重影响普鲁士蓝类材料的容量发挥，进而也会严重影响电化学电池的初始容量、循环性能和倍率性能。在根据本申请第一方面所述的正极片中，所述导电添加剂的种类没有具体的限制，可根据实际需求进行选择。具体地，所述导电添加剂可选自无机导电剂、导电聚合物中的一种或几种。优选地，所述导电添加剂为无机导电剂和导电聚合物的混合物。在根据本申请第一方面所述的正极片中，若无机导电剂的含量过多，则由于其具有较强的吸液性，在普鲁士蓝类材料-导电添加剂复合物的原位合成中通常无法形成均匀分散的流动相，导致制备复合物的可行性和实用性较差；若无机导电剂的含量过少，则无法达到改善电化学电池初始容量、循环性能和倍率性能的目的。优选地，所述无机导电剂的含量为所述普鲁士蓝类材料-导电添加剂复合物总质量的0.1％～5％，进一步优选地，所述无机导电剂的含量为所述普鲁士蓝类材料-导电添加剂复合物总质量的0.5％～3％。在根据本申请第一方面所述的正极片中，若导电聚合物的含量过多，则会导致所制备的普鲁士蓝类材料的晶体结构和化学组成存在缺陷，从而影响其容量发挥，同时普鲁士蓝类材料晶体结构中缺陷的存在还会导致其结晶度降低，即电子和原子排列的有序度降低，从而使电子在普鲁士蓝类材料内的扩散和运动受阻，进而还会影响正极膜片的电阻率；若导电聚合物的含量过少，则无法达到改善电化学电池初始容量、循环性能和倍率性能的目的。优选地，所述导电聚合物的含量为所述普鲁士蓝类材料-导电添加剂复合物总质量的0.1％～15％，进一步优选地，所述导电聚合物的含量为所述普鲁士蓝类材料-导电添加剂复合物总质量的1％～3％。在根据本申请第一方面所述的正极片中，优选地，所述无机导电剂可选自乙炔黑、导电炭黑、科琴黑、碳纳米管、碳纤维、碳纳米线、石墨烯、碳纳米带、导电石墨中的一种或几种。在根据本申请第一方面所述的正极片中，优选地，所述导电聚合物可选自聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、聚苯硫醚及其衍生物中的一种或几种。其中聚噻吩衍生物优选使用聚乙撑二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT/PSS)。在根据本申请第一方面所述的正极片中，所述正极膜片还包括常规导电剂以及粘结剂，常规导电剂以及粘结剂均匀分散在正极膜片中。具体地，常规导电剂、普鲁士蓝类材料-导电添加剂复合物、粘结剂均匀分散于溶剂中制成正极浆料，干燥除去溶剂后即形成正极膜片。所述常规导电剂的种类没有具体的限制，可根据实际需求进行选择。具体地，所述常规导电剂可选自乙炔黑、Super-P、碳纳米管、科琴黑、导电石墨中的一种或几种，这些常规导电剂的含量优选大于等于所述正极膜片总质量的5％，以在正极膜片中进一步提供良好的导电通道，控制正极膜片的电阻率，从而改善电化学电池的性能。进一步优选地，所述常规导电剂的含量为所述正极膜片总质量的5％～20％。所述粘结剂的种类没有具体的限制，可根据实际需求进行选择。具体地，所述粘结剂可选自水溶性粘结剂、油溶性粘结剂中的一种或几种。在根据本申请第一方面所述的正极片中，优选地，所述普鲁士蓝类材料的粒径D50为0.5μm～5μm。普鲁士蓝类材料的粒径较大，则会使电子和离子在普鲁士蓝类材料颗粒内部的传输路径延长，因此会造成正极膜片导电子和导离子性降低，正极膜片电阻率也较高；普鲁士蓝类材料的粒径较小，虽然导电子和导离子性较好，但是此时普鲁士蓝类材料的结晶度一般较低，晶体结构和化学组成的缺陷增多，同时粒径较小的普鲁士蓝类材料由于具有较高的比表面积，会导致在正极浆料中分散性不好、吸液现象严重，同时还会使正极膜片的颗粒感较重、面密度不均匀、压实密度降低，因此电化学电池的循环寿命和安全性能都会受到一定影响。在根据本申请第一方面所述的正极片中，所述普鲁士蓝类材料为高度结晶的立方相结构或者六方相结构，无定形结构或者结晶度较低的普鲁士蓝类材料由于离子的无序堆积会阻碍电子和离子的扩散和传输，从而会导致正极膜片导电子和导离子性较差，正极膜片电阻率较高，电化学电池的综合性能较差。在根据本申请第一方面所述的正极片中，所述正极膜片的厚度为10μm～200μm，优选地，所述正极膜片的厚度为60μm～120μm。正极膜片的厚度较小，电化学电池的能量密度较低；正极膜片的厚度较大，则正极膜片容易出现开裂，导致正极膜片电阻率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种正极片，包括：正极集流体；以及正极膜片，设置于所述正极集流体上；其特征在于，所述正极膜片包括正极活性材料；所述正极活性材料包括普鲁士蓝类材料‑导电添加剂复合物；所述普鲁士蓝类材料的分子式为AxMy[M′(CN)6]z，其中，A为碱金属阳离子、碱土金属阳离子中的一种或几种，M为过渡金属，M′为过渡金属，0＜x≤2，0＜y≤1，0＜z≤1；所述正极膜片的电阻率小于等于400Ω·cm，优选为15Ω·cm～400Ω·cm，进一步优选为30Ω·cm～200Ω·cm。

【技术特征摘要】
1.一种正极片，包括：正极集流体；以及正极膜片，设置于所述正极集流体上；其特征在于，所述正极膜片包括正极活性材料；所述正极活性材料包括普鲁士蓝类材料-导电添加剂复合物；所述普鲁士蓝类材料的分子式为AxMy[M′(CN)6]z，其中，A为碱金属阳离子、碱土金属阳离子中的一种或几种，M为过渡金属，M′为过渡金属，0＜x≤2，0＜y≤1，0＜z≤1；所述正极膜片的电阻率小于等于400Ω·cm，优选为15Ω·cm～400Ω·cm，进一步优选为30Ω·cm～200Ω·cm。2.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，所述导电添加剂选自无机导电剂、导电聚合物中的一种或几种，优选地，所述导电添加剂为无机导电剂和导电聚合物的混合物。3.根据权利要求2所述的正极片，其特征在于，在复合物中：所述无机导电剂的含量为所述复合物总质量的0.1％～5％，优选为0.5％～3％；所述导电聚合物的含量为所述复合物总质量的0.1％～15％，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘倩，郭永胜，苏硕剑，王莹，王喜庆，梁成都，
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