一种正极片、制备方法及包含其的锂离子电池技术

本发明专利技术提供了一种正极片、制备方法及包含其的锂离子电池。所述正极片包括正极集流体，正极集流体包括单面涂覆区域、双面涂覆区域；所述单面涂覆区域中，正极集流体一侧表面设置第一涂覆层，所述第一涂覆层包括第一正极活性物质层和第二正极活性物质层，所述第二正极活性物质层设置在正极集流体表面，所述第一正极活性物质层设置在第二正极活性物质层表面。包含所述正极片的锂离子电池具有如下效果：可以有效改善常规卷绕结构的锂离子电池负极单面涂覆区域的析锂问题，提高锂离子电池的循环寿命，降低锂离子电池的循环膨胀。不降低电池的快充性能的前提下，提高正极压实，增加电芯的能量密度。

【技术实现步骤摘要】
一种正极片、制备方法及包含其的锂离子电池
本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种正极片、制备方法及包含其的锂离子电池。
技术介绍
随着现代化社会的快速发展，便携式电子设备(手机、电脑等)的应用日益广泛。锂离子电池因其具有较长的循环寿命和较高的功率密度被广泛的应用在便携式移动电子设备终端，但随着人们生活节奏的变快，人们对其续航能力和充电速度提出更高的要求，目前看来快充锂离子电池成为消费类锂离子电池主要发展的趋势。快充锂离子电池技术的发展给人们带来便捷的同时也带来了安全问题，锂离子电池在大倍率快速充电条件下长循环时非常容易造成锂离子电池负极析锂，尤其是负极单面涂覆区域更为严重，由此带来锂离子电池循环跳水，膨胀，鼓气等问题，大大降低了锂离子电池的使用寿命。
技术实现思路
为了改善现有技术的不足，本专利技术提供了一种正极片、制备方法及包含其的锂离子电池。所述正极片主要用于解决大倍率快速充电制度下长循环过程中卷绕结构的电芯负极单面涂覆区域析锂问题。本申请的专利技术人研究发现，现有的卷绕结构的电芯负极单面涂覆区域析锂的根本原因是单面涂覆区域靠近极耳，导致电流密度大，电势较低，负极动力学性能不足，在充电制度不变的前提下解决负极单面涂覆区域析锂的关键在于提高负极的动力学和/或降低正极的动力学性能。然而整个负极动力学性能的提升必然会导致锂离子电池能量密度的降低，整个正极动力学性能的降低也必然导致锂离子电池快充能力的降低，而本专利技术通过提供一种具有特定结构的正极片，所述正极片是通过降低卷绕式锂离子电池正极活性物质层的动力学性能，实现在不降低锂离子电池整体快充性能和锂离子电池能量密度的条件下，降低负极单面涂覆区域及整个负极表面的极化，有效改善锂离子电池常规卷绕结构负极单面涂覆区域析锂问题，在不降低锂离子电池整体快充性能和锂离子电池能量密度的前提下提高锂离子电池循环寿命，改善循环膨胀。所述正极片可以在不降低锂离子电池整体快充性能和锂离子电池能量密度的情况下解决大倍率充电制度下长循环过程中卷绕结构的电芯负极单面涂覆区域析锂问题。本专利技术目的是通过如下技术方案实现的：一种卷绕式正极片，具体的为锂离子电池用卷绕式正极片，所述正极片包括正极集流体，正极集流体包括单面涂覆区域和双面涂覆区域；所述单面涂覆区域中，正极集流体一侧表面设置第一涂覆层，所述第一涂覆层包括第一正极活性物质层和第二正极活性物质层，所述第二正极活性物质层设置在正极集流体表面，所述第一正极活性物质层设置在第二正极活性物质层表面；所述双面涂覆区域中，正极集流体一侧表面设置第二涂覆层和第三涂覆层，且所述第一涂覆层、第二涂覆层和第三涂覆层依次连接；正极集流体另一侧表面设置第四涂覆层；所述第二涂覆层包括第一正极活性物质层和第二正极活性物质层，所述第二正极活性物质层设置在正极集流体表面，所述第一正极活性物质层设置在第二正极活性物质层表面；所述第三涂覆层包括第一正极活性物质层，所述第一正极活性物质层设置在正极集流体表面；所述第四涂覆层包括第一正极活性物质层和第二正极活性物质层，所述第二正极活性物质层设置在正极集流体表面，所述第一正极活性物质层设置在第二正极活性物质层表面；所述第一正极活性物质层包括第一正极活性物质，所述第二正极活性物质层包括第二正极活性物质，所述第二正极活性物质的脱出锂离子速度大于第一正极活性物质的脱出锂离子速度。本专利技术中，所述第二正极活性物质层的动力学性能优于第一正极活性物质层的动力学性能。根据本专利技术，所述动力学性能是指锂离子的脱嵌速度，脱嵌速度越快，动力学性能越好。影响锂离子的脱嵌速度的因素至少包括下述两种：(1)活性物质的可支持的充电电流大小，可支持的充电电流越大，动力学性能越好；(2)单位时间内脱出的锂离子的量、即脱出锂离子速度，脱出锂离子速度越快，动力学性能越好。示例性地，所述第二正极活性物质层的锂离子的脱嵌速度大于第一正极活性物质层的锂离子的脱嵌速度。示例性地，所述第二正极活性物质层的可支持的充电电流大于第一正极活性物质层的可支持的充电电流。示例性地，所述第二正极活性物质层的脱出锂离子速度大于第一正极活性物质层的脱出锂离子速度。本专利技术中，当在动力学性能好的正极片中，引入动力学性能相对差的第一正极活性物质层时，由于其动力学性能变差，导致锂离子的脱嵌速度变慢，即负极表面单位时间内聚集或接受的锂离子的数量变少，因此可以大幅减少负极表面、特别是单面涂覆区域部分的析锂问题。根据本专利技术，形成所述第一正极活性物质层的第一正极活性物质的粒径分布为：5μm<D10<8μm，16μm<D50<19μm，35μm<D90<45μm；形成所述第二正极活性物质层的第二正极活性物质的粒径分布为：4μm<D10<6μm，13μm<D50<16μm，22μm<D90<33μm。根据本专利技术，形成所述第一正极活性物质层的第一正极活性物质的粒径大于形成所述第二正极活性物质层的第二正极活性物质的粒径。锂离子在正极活性物质内的扩散路径越短，动力学性能越好，因此这样选择，可以保证所述第二正极活性物质层的动力学性能优于第一正极活性物质层的动力学性能。根据本专利技术，所述正极集流体还包括极耳区域，即所述正极集流体包括依次设置的单面涂覆区域、双面涂覆区域和极耳区域；所述极耳区域中，正极集流体两侧不设置涂覆层。根据本专利技术，所述单面涂覆区域、双面涂覆区域和极耳区域依次相连设置，即所述单面涂覆区域、双面涂覆区域和极耳区域中没有空白区域。根据本专利技术，所述单面涂覆区域中的第一涂覆层、所述双面涂覆区域中的第二涂覆层和第三涂覆层依次相连设置，即所述单面涂覆区域中的第一涂覆层、所述双面涂覆区域中的第二涂覆层和第三涂覆层中没有空白区域。本专利技术中，所述的单面涂覆区域是指的在集流体的两侧中的一侧表面涂覆正极活性物质层。所述的双面涂覆区域是指的在集流体的两侧表面涂覆正极活性物质层。根据本专利技术，所述集流体的长度和宽度没有特别的定义，根据需要的电芯的不同选取不同长度、不同宽度的集流体。示例性地，针对386283型号的电池，所述集流体的长度为500-1000mm，例如为885±2mm，所述集流体的宽度为400-900mm，例如为773±2mm。根据本专利技术，所述极耳区域的长度、所述单面涂覆区域的长度、所述双面涂覆区域的长度均没有特别的定义，可以根据不同的要求进行设置，例如所述双面涂覆区域的长度大于所述单面涂覆区域的长度，所述双面涂覆区域的长度大于所述极耳区域的长度。还例如，针对386283型号的电池，所述单面涂覆区域的长度为123±2mm。根据本专利技术，所述第一涂覆层的长度和所述第三涂覆层的长度没有特别的定义，例如所述第一涂覆层的长度比所述第三涂覆层的长度长8-10mm。还例如所述第三涂覆层的长度与负极片中单面涂覆区域的长度相同或者短1-2mm。根据本专利技术，所述极耳区域设置正极极耳，故在该区域内无需设置涂覆本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种卷绕式正极片，所述正极片包括正极集流体，正极集流体包括单面涂覆区域和双面涂覆区域；/n所述单面涂覆区域中，正极集流体一侧表面设置第一涂覆层，所述第一涂覆层包括第一正极活性物质层和第二正极活性物质层，所述第二正极活性物质层设置在正极集流体表面，所述第一正极活性物质层设置在第二正极活性物质层表面；/n所述双面涂覆区域中，正极集流体一侧表面表面设置第二涂覆层和第三涂覆层，且所述第一涂覆层、第二涂覆层和第三涂覆层依次连接；正极集流体另一侧表面设置第四涂覆层；/n所述第二涂覆层包括第一正极活性物质层和第二正极活性物质层，所述第二正极活性物质层设置在正极集流体表面，所述第一正极活性物质层设置在第二正极活性物质层表面；/n所述第三涂覆层包括第一正极活性物质层，所述第一正极活性物质层设置在正极集流体表面；/n所述第四涂覆层包括第一正极活性物质层和第二正极活性物质层，所述第二正极活性物质层设置在正极集流体表面，所述第一正极活性物质层设置在第二正极活性物质层表面；/n所述第一正极活性物质层包括第一正极活性物质，所述第二正极活性物质层包括第二正极活性物质，所述第二正极活性物质的脱出锂离子速度大于第一正极活性物质的脱出锂离子速度。/n...

【技术特征摘要】
1.一种卷绕式正极片，所述正极片包括正极集流体，正极集流体包括单面涂覆区域和双面涂覆区域；
所述单面涂覆区域中，正极集流体一侧表面设置第一涂覆层，所述第一涂覆层包括第一正极活性物质层和第二正极活性物质层，所述第二正极活性物质层设置在正极集流体表面，所述第一正极活性物质层设置在第二正极活性物质层表面；
所述双面涂覆区域中，正极集流体一侧表面表面设置第二涂覆层和第三涂覆层，且所述第一涂覆层、第二涂覆层和第三涂覆层依次连接；正极集流体另一侧表面设置第四涂覆层；
所述第二涂覆层包括第一正极活性物质层和第二正极活性物质层，所述第二正极活性物质层设置在正极集流体表面，所述第一正极活性物质层设置在第二正极活性物质层表面；
所述第三涂覆层包括第一正极活性物质层，所述第一正极活性物质层设置在正极集流体表面；
所述第四涂覆层包括第一正极活性物质层和第二正极活性物质层，所述第二正极活性物质层设置在正极集流体表面，所述第一正极活性物质层设置在第二正极活性物质层表面；
所述第一正极活性物质层包括第一正极活性物质，所述第二正极活性物质层包括第二正极活性物质，所述第二正极活性物质的脱出锂离子速度大于第一正极活性物质的脱出锂离子速度。


2.根据权利要求1所述的负极片，其中，形成所述第一正极活性物质层的第一正极活性物质的粒径分布为：5μm<D10<8μm，16μm<D50<19μm，35μm<D90<45μm；形成所述第二正极活性物质层的第二正极活性物质的粒径分布为：4μm<D10<6μm，13μm<D50<16μm，22μm<D90<33μm。


3.根据权利要求1或2所述的负极片，其中，所述正极集流体还包括空白区域，所述空白区域设置在与双面涂覆区域相连的单面涂覆区域的另一侧，所述空白区域的长度是35±2mm。


4.根据权利要求1-3任一项所述的负极片，其中，所述单面涂覆区域中，第一涂覆层中的第一正极活性物质层的厚度为5-15μm，第一涂覆层中的第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：张保海，彭冲，贺伟，施超，李俊义，徐延铭，
申请(专利权)人：珠海冠宇电池股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44