一种正极极片及其制备方法和锂离子二次电池技术

本发明专利技术公开了一种正极极片，包括正极集流体，以及设置在正极集流体至少一个表面上的正极膜片，该正极膜片包括正极活性物质；其中，正极活性物质包括至少两种不同形貌和平均粒径D50的锂镍钴锰氧化物LiNi

【技术实现步骤摘要】
一种正极极片及其制备方法和锂离子二次电池
本专利技术涉及电化学
，特别是涉及一种正极极片及其制备方法和锂离子二次电池。
技术介绍
利用电驱动取代传统燃油动力的新能源汽车具有节能、环保、舒适等优点，但是使用寿命、安全性、充电速度、续航里程和电池成本，仍然制约着电动汽车的广泛应用。为了提高锂离子电池的倍率、降低电池内阻，研究人员通常使用二次颗粒多晶LiNixCoyMn1-x-yO2材料作为锂离子电池正极材料。然而，二次颗粒多晶材料的结构稳定性较差，在电池循环过程中，尤其是高温循环中，容易和电解液发生副反应产气，从而降低锂离子二次电池的使用寿命。另外，相同镍含量的二次颗粒多晶LiNixCoyMn1-x-yO2材料的析氧峰温度比一次颗粒单晶材料低，因而二次颗粒多晶的热稳定性较差。虽然一次颗粒单晶LiNixCoyMn1-x-yO2材料和电解液副反应少，热稳定性好，但是，其能量密度低，动力学性能差，生产成本高。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种正极极片及其制备方法和锂离子二次电池。为此，本专利技术提供了一种正极极片，包括正极集流体，以及设置在正极集流体至少一个表面上的正极膜片，该正极膜片是包括正极活性物质的正极膜片；其中，所述正极活性物质包括至少两种不同形貌和平均粒径D50的锂镍钴锰氧化物LiNixCoyMn1-x-yO2，其中一种锂镍钴锰氧化物为一次颗粒单晶LiNixCoyMn1-x-yO2，另一种锂镍钴锰氧化物为二次颗粒多晶LiNixCoyMn1-x-yO2；其中，在正极极片中，单晶LiNixCoyMn1-x-yO2和多晶LiNixCoyMn1-x-yO2的重量比ω满足关系式：0.1≤ω≤9。其中，一次颗粒单晶和二次颗粒多晶材料，均选自LiNixCoyMn1-x-yO2及其改性化合物中的一种或多种；其中，0<x<1，0＜y＜1-x；其中，改性方式为掺杂改性、包覆改性，或者掺杂以及包覆同时改性。其中，一次颗粒单晶和二次颗粒多晶LiNixCoyMn1-x-yO2材料，具体包括LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、LiNi0.5Co0.25Mn0.25O2、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2、LiNi0.65Co0.15Mn0.2O2、LiNi0.6Co0.1Mn0.3O2、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2、LiNi0.85Co0.1Mn0.05O2和LiNi0.8Co0.15Al0.05O2中的一种或多种。其中，一次颗粒单晶LiNixCoyMn1-x-yO2材料的平均粒径D50为1μm～10μm，二次颗粒多晶LiNixCoyMn1-x-yO2材料的平均粒径D50为10μm～20μm；正极膜片的面密度ρ为0.005g/cm2～0.03g/cm2。其中，一次颗粒单晶LiNixCoyMn1-x-yO2材料的平均粒径D50为2μm～8μm，二次颗粒多晶LiNixCoyMn1-x-yO2材料的平均粒径D50为10μm～15μm；正极膜片的面密度ρ为0.01g/cm2～0.02g/cm2。另外，本专利技术还提供了一种锂离子二次电池，包括权利要求1-5中任一项所述的正极极片。此外，本专利技术还提供了一种正极极片的制备方法，包括以下步骤：第一步，匀浆：将正极活性物质材料、导电剂、粘结剂按预设质量比混合，并搅拌均匀，再将其溶于溶剂中进行分散，通过调节添加溶剂的量，调节正极浆料的固含量为65±5％或者浆料粘度为4500±500cp。第二步，涂布：将浆料均匀涂布在正极集流体上，并在烘箱中进行充分烘干，去除极片中的溶剂，获得表面设置有正极膜片的正极极片；第三步，碾压：对烘干后的、表面设置有正极膜片的正极极片进行碾压，直到正极膜片的压实密度符合预设压实密度数值范围；第四步，裁切：将碾压后的正极极片裁切至规定的尺寸，最终获得成品正极极片；其中，在第一步中，活性物质、导电剂、粘结剂的预设质量比为：(97±1)：(1.5±0.5)：(1.5±0.5)。其中，在第一步中，导电剂和粘结剂的搭配方式为：导电剂为superP，粘结剂选择PVDF；导电剂为CNT，粘结剂选择PVDF；导电剂为乙炔黑，粘结剂选择PVDF；导电剂选择superP或者CNT，粘结剂选择PVDF；或者，导电剂选择乙炔黑或者CNT，粘结剂选择PVDF；在第一步中，溶剂为NMP；在第一步中，所述正极活性物质材料包括至少两种不同形貌和平均粒径D50的锂镍钴锰氧化物LiNixCoyMn1-x-yO2，其中一种锂镍钴锰氧化物为一次颗粒单晶LiNixCoyMn1-x-yO2，另一种锂镍钴锰氧化物为二次颗粒多晶LiNixCoyMn1-x-yO2；其中，单晶LiNixCoyMn1-x-yO2和多晶LiNixCoyMn1-x-yO2的重量比ω满足关系式：0.1≤ω≤9；其中，一次颗粒单晶和二次颗粒多晶材料，均选自LiNixCoyMn1-x-yO2及其改性化合物中的一种或多种；其中，0<x<1，0＜y＜1-x；其中，改性方式为掺杂改性、包覆改性，或者掺杂以及包覆同时改性。其中，在第一步中，一次颗粒单晶LiNixCoyMn1-x-yO2材料的平均粒径D50为1μm～10μm，二次颗粒多晶LiNixCoyMn1-x-yO2材料的平均粒径D50为10μm～20μm；在第三步中，正极膜片的预设压实密度PD数值范围为3.0g/cm3～4.0g/cm3；其中，在第一步中，一次颗粒单晶LiNixCoyMn1-x-yO2材料的平均粒径D50为2μm～8μm，二次颗粒多晶LiNixCoyMn1-x-yO2材料的平均粒径D50为10μm～15μm；在第三步中，正极膜片的预设压实密度PD数值范围为3.2g/cm3～3.6g/cm3。由以上本专利技术提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本专利技术提供了一种正极极片及其制备方法和锂离子二次电池，通过调节一次颗粒单晶和二次颗粒多晶材料的比例以及镍含量，本专利技术的正极极片可具有较好的热稳定性和优异的动力学性能，可以使得基于该正极极片的锂离子二次电池兼具常温25℃和高温45℃长循环寿命的特点。对于本专利技术，采用不同粒径三元材料的一次颗粒单晶和二次颗粒多晶混合制备的正极极片，具有更高的压实，较少的界面副反应，有利于提高电池常温和高温循环寿命，改善产品循环性能，从而提高产品的市场竞争力，具有重大的实践意义。附图说明图1为本专利技术提供的一种正极极片的制备方法的流程图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面结合附图和实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术提供了一种正极极片，包括正极集流体，以及设置在正极集流体至少一个表面上的正极膜片，该正极膜片是包括正极活性物质的正极膜片；其中，所述正极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种正极极片，其特征在于，包括正极集流体，以及设置在正极集流体至少一个表面上的正极膜片，该正极膜片是包括正极活性物质的正极膜片；/n其中，所述正极活性物质包括至少两种不同形貌和平均粒径D50的锂镍钴锰氧化物LiNi

【技术特征摘要】
1.一种正极极片，其特征在于，包括正极集流体，以及设置在正极集流体至少一个表面上的正极膜片，该正极膜片是包括正极活性物质的正极膜片；
其中，所述正极活性物质包括至少两种不同形貌和平均粒径D50的锂镍钴锰氧化物LiNixCoyMn1-x-yO2，其中一种锂镍钴锰氧化物为一次颗粒单晶LiNixCoyMn1-x-yO2，另一种锂镍钴锰氧化物为二次颗粒多晶LiNixCoyMn1-x-yO2；
其中，在正极极片中，单晶LiNixCoyMn1-x-yO2和多晶LiNixCoyMn1-x-yO2的重量比ω满足关系式：0.1≤ω≤9。


2.如权利要求1所述的正极极片，其特征在于，一次颗粒单晶和二次颗粒多晶材料，均选自LiNixCoyMn1-x-yO2及其改性化合物中的一种或多种；其中，0<x<1，0＜y＜1-x；
其中，改性方式为掺杂改性、包覆改性，或者掺杂以及包覆同时改性。


3.如权利要求2所述的正极极片，其特征在于，一次颗粒单晶和二次颗粒多晶LiNixCoyMn1-x-yO2材料，具体包括LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、LiNi0.5Co0.25Mn0.25O2、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2、LiNi0.65Co0.15Mn0.2O2、LiNi0.6Co0.1Mn0.3O2、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2、LiNi0.85Co0.1Mn0.05O2和LiNi0.8Co0.15Al0.05O2中的一种或多种。


4.如权利要求1所述的正极极片，其特征在于，一次颗粒单晶LiNixCoyMn1-x-yO2材料的平均粒径D50为1μm～10μm，二次颗粒多晶LiNixCoyMn1-x-yO2材料的平均粒径D50为10μm～20μm；
正极膜片的面密度ρ为0.005g/cm2～0.03g/cm2。


5.如权利要求1所述的正极极片，其特征在于，一次颗粒单晶LiNixCoyMn1-x-yO2材料的平均粒径D50为2μm～8μm，二次颗粒多晶LiNixCoyMn1-x-yO2材料的平均粒径D50为10μm～15μm；
正极膜片的面密度ρ为0.01g/cm2～0.02g/cm2。


6.一种锂离子二次电池，其特征在于，包括权利要求1-5中任一项所述的正极极片。


7.一种正极极片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，匀浆：将正极活性物质材料、导电剂、粘结剂按预设质量比混合，并搅拌均匀，再...

【专利技术属性】
技术研发人员：李先强，曾涛，秦红莲，霍然，刘英博，魏得勋，
申请(专利权)人：力神动力电池系统有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12