一种正极极片及锂离子电池制造技术

为克服现有锂离子电池存在陶瓷隔膜掉粉以及电池倍率性能不足的问题，本发明专利技术提供了一种正极极片，包括正极材料层、无机材料层和聚合物层，所述无机材料层附着于所述正极材料层的表面，所述聚合物层附着于所述无机材料层的表面。同时，本发明专利技术还公开了包括上述正极极片的锂离子电池。本发明专利技术提供的正极极片有利于提高电池的安全性、稳定性和倍率性能。

【技术实现步骤摘要】
一种正极极片及锂离子电池
本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种正极极片及锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池具有能量密度高、输出功率大、循环寿命长、无记忆效果、自放电率小、绿色环保等优点，在综合性能上明显优于其它传统二次电池，是各种消费类电子设备及电动汽车的理想电源。随着化石能源的日益枯竭以及地球环境的日趋恶化，开发新型清洁能源和加强节能减排成为世界各国政府和企业的共识。近年来电动汽车以及新能源(太阳能、风电)项目建设步伐加快，高性能锂离子电池成为大力发展的核心技术之一。随着终端应用领域的快速发展，锂离子电池的容量、功率、寿命、成本、安全等各项要求也在不断提高。特别是新能源汽车领域的快速发展，为了满足更高续航里程、更快的充电速度和更高的安全性要求，人们提出了多种技术方案来提高锂离子电池的能量密度、快充性能及安全性。在传统的聚烯烃隔膜表面涂覆一层无机陶瓷材料，逐渐成为提高锂离子电池安全性的通用做法。在隔膜表面涂覆陶瓷层，如三氧化二铝，可以缓解正极对隔膜的氧化，增强隔膜强度，减小隔膜收缩率，从而降低电池内部短路和热失控的可能性，但是在实际生产过程中，隔膜表面的陶瓷涂层粘结力较低，在进行电芯叠片或者卷绕时，陶瓷材料发生掉粉或者粘辊，使实际应用效果大为降低。在提高电池倍率性能方面，加大导电剂的含量是常用方案。以碳纳米管、石墨烯等材料作为导电剂，虽然在一定程度上可以降低导电剂的添加量，实现锂离子电池的能量密度和倍率性能的提高。但是，其改善效果有限，正极材料和电解液的固液界面的阻抗并没有得到改善。
技术实现思路
针对现有锂离子电池存在陶瓷隔膜掉粉以及电池倍率性能不足的问题，本专利技术提供了一种正极极片及锂离子电池。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案如下：一方面，本专利技术实施例提供了一种正极极片，包括正极材料层、无机材料层和聚合物层，所述无机材料层附着于所述正极材料层的表面，所述聚合物层附着于所述无机材料层的表面。可选的，所述无机材料层包括Li2S-P2S5、Li2S-GeS2、Li2S-SiS2、Li2S-GeS2-P2S5、Li7La3Zr2O12和Li3xLa2/3.xTiO3中的一种或多种，其中，0<x<0.16。可选的，所述聚合物层为导电聚合物，所述聚合物层包括聚苯胺、聚吡咯和聚(3,4-乙撑二氧噻吩)中的一种或多种。可选的，所述无机材料层的厚度为1～10um。可选的，所述聚合物层的厚度为1～10um。可选的，所述正极极片还包括有正极集流体，所述正极材料层附着于所述正极集流体上。可选的，所述正极材料层包括相互混合的正极活性材料、正极导电剂和正极粘结剂。可选的，所述正极活性材料包括钴酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、富锂锰基材料的一种或多种。可选的，所述正极导电剂包括碳纳米管、导电炭黑、乙炔黑、石墨烯和石墨中的一种或多种。可选的，所述正极粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯酸和聚酰亚胺中的一种或多种。可选的，所述正极材料层包括以下重量组分：95％-98％的正极活性物质、0.01-1.5％的碳纳米管、1％-2％的聚偏氟乙烯和0.5％-1.5％的导电炭黑，所述碳纳米管的长度≥5μm。另一方面，本专利技术实施例提供了一种锂离子电池，包括电解液、负极极片和如上所述的正极极片。根据本专利技术提供的正极极片，所述无机材料层可以有效隔断正极活性材料和隔膜之间的直接接触，抑制正极活性材料对隔膜的氧化，使锂离子电池具有优异的安全性能，将无机材料层附着于正极材料层的表面，能够有效避免聚合物隔膜热收缩导致的安全性降低的问题，在无机材料层的表面附着聚合物层，所述聚合物层能够有效将无机材料层固定于正极材料层的表面，避免无机材料层在正极材料层充放电膨胀的过程中脱落，所述聚合物层和所述无机材料层的有效配合，不仅提高了电池的安全性，同时也提高了正极极片在充放电循环中的稳定性和倍率性能。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。本专利技术一实施例公开了一种正极极片，包括正极材料层、无机材料层和聚合物层，所述无机材料层附着于所述正极材料层的表面，所述聚合物层附着于所述无机材料层的表面。根据本专利技术提供的正极极片，所述无机材料层可以有效隔断正极活性材料和隔膜之间的直接接触，抑制正极活性材料对隔膜的氧化，使锂离子电池具有优异的安全性能，将无机材料层附着于正极材料层的表面，能够有效避免聚合物隔膜热收缩导致的安全性降低的问题，在无机材料层的表面附着聚合物层，所述聚合物层能够有效将无机材料层固定于正极材料层的表面，避免无机材料层在正极材料层充放电膨胀的过程中脱落，所述聚合物层和所述无机材料层的有效配合，不仅提高了电池的安全性，同时也提高了正极极片在充放电循环中的稳定性和倍率性能。作为本专利技术的进一步改进，所述无机材料层选自具有锂离子电导能力的无机材料，在提高安全性的同时，有利于提高电池倍率性能，避免所述无机材料层对正极极片与电解液之间锂离子电导率的影响，降低固液界面的锂离子阻抗。具体的，所述无机材料层包括Li2S-P2S5、Li2S-GeS2、Li2S-SiS2、Li2S-GeS2-P2S5、Li7La3Zr2O12(LLZO)和Li3xLa2/3.xTiO3中的一种或多种，其中，0<x<0.16。所述聚合物层可选择现有的各类高分子聚合物，以提高所述无机材料层与所述正极材料层之间的粘附能力，避免无机材料层上的无机颗粒脱落。作为本专利技术的进一步改进，所述聚合物层为导电聚合物，通过导电聚合物能够提高所述正极极片的界面电导率，降低正极极片内阻，有效提高电池的倍率性能。具体的，所述聚合物层包括聚苯胺、聚吡咯和聚(3,4-乙撑二氧噻吩)(PEDOT)中的一种或多种。在一些实施例中，所述无机材料层是以涂层的形式附着于所述正极材料层的表面，具体的，可先将无机材料分散制得浆料，再将浆料通过喷涂或辊涂等方式形成于所述正极材料层表面以形成所述无机材料层，或是将无机材料呈粉末状铺设至所述正极材料层的表面，通过后续的聚合物层涂覆以形成固定。优选的，所述无机材料层的厚度为1～10um，当所述无机材料层的厚度过小时，则对锂离子电池的安全性能提高较弱；当所述无机材料层的厚度过大时，则易对正极极片上的离子电导率产生影响。在一些实施例中，所述聚合物层是以涂层的形式附着于所述无机材料层的表面，具体的，可通过浆料涂覆或是自聚合的方式在所述无机材料层的表面形成所述聚合物层。优选的，所述聚合物层的厚度为1～10um，当所述聚合物层的厚度过小时，则对加工精度要求较高，当所述聚合物的厚度过大时，则易对正极极片的离子电导率产生影响。在一些实施例中，所述正极极片还包括有正极集流体，所述正极材料层附本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种正极极片，其特征在于，包括正极材料层、无机材料层和聚合物层，所述无机材料层附着于所述正极材料层的表面，所述聚合物层附着于所述无机材料层的表面。/n

【技术特征摘要】
1.一种正极极片，其特征在于，包括正极材料层、无机材料层和聚合物层，所述无机材料层附着于所述正极材料层的表面，所述聚合物层附着于所述无机材料层的表面。


2.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述无机材料层包括Li2S-P2S5、Li2S-GeS2、Li2S-SiS2、Li2S-GeS2-P2S5、Li7La3Zr2O12和Li3xLa2/3.xTiO3中的一种或多种，其中，0<x<0.16。


3.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述聚合物层为导电聚合物，所述聚合物层包括聚苯胺、聚吡咯和聚(3,4-乙撑二氧噻吩)中的一种或多种。


4.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述无机材料层的厚度为1～10um。


5.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述聚合物层的厚度为1～10um。


6.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述正极极片还包括有正极集流体，所述正极材料层附着于所述正极集流体上。
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【专利技术属性】
技术研发人员：唐道平，梅骜，李扬，李进，王群峰，李根，何娜，
申请(专利权)人：广州汽车集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44