一种正极极片及包括该正极极片的锂离子电池制造技术

本发明专利技术提供一种锂离子电池正极极片及其制备方法，所述正极极片包括正极集流体、安全层、导电层和活性物质层，所述安全层中的第一正极活性物质在100％SOC下的热分解温度T1大于等于所述活性物质层中的第二正极活性物质在100％SOC下的热分解温度T2；通过使用新型的多层涂布极片结构设计，比目前常规两层涂布结构的极片具有更安全性和更优异的循环性能；使用多层涂布技术，利用导电层的高导电性可以改善正极极片中安全层和活性物质层在循环过程中由于电子导电性能差导致的界面问题，从而在保证高能量密度锂离子电池安全的同时还能进一步改善锂离子电池的循环性能以及循环过程中的DCIR增长变化率大的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种正极极片及包括该正极极片的锂离子电池
本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种正极极片及包括该正极极片的锂离子电池。
技术介绍
动力电池和高电压数码电池目前在快速发展，且广泛应用于手机、笔记本电脑、平板电脑、蓝牙小电池等3C消费数码领域和电动汽车领域。不管是数码还是动力领域对锂离子电池安全性能的要求越来越高。近年来数码锂离子电池的体积能量密度和质量能量密度发展已经快达到材料的极限，由于高电压钴酸锂(≥4.4V)和高镍材料本身的安全性能较差，因此其对应电池的安全性能变差，且锂离子电池使用易燃的有机溶剂作为电解液溶剂，存在安全方面的隐患。不仅如此，锂离子电池的安全性能和循环性能是电池的两个重要性能指标，现有的底涂模式的锂离子电池在取得较好的安全性能时，往往是以牺牲锂离子电池的循环性能为代价的，因为底涂涂层在解决安全问题时往往会出现直流内阻偏大的情况，从而影响锂离子电池的循环性能，因此，如何实现同时兼顾安全性能和循环性能是锂离子电池研究过程中急需解决的问题。
技术实现思路
为了改善现有技术的不足，本专利技术提供一种正极极片及包括该正极极片的锂离子电池，所述正极极片包括正极集流体、安全层、导电层和活性物质层；所述安全层、导电层和活性物质层依次设置在正极集流体的第一表面，以及进一步地依次设置在与第一表面相对的第二表面；具有上述结构的正极极片能解决高能量密度锂离子电池的所面临的安全性问题，且避免出现循环过程中的直流内阻(DCIR)增长变化率大和循环性能变差的问题。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：一种正极极片，其中，所述正极极片包括正极集流体、安全层、导电层和活性物质层；所述安全层设置在正极集流体的第一表面，所述导电层设置在安全层的表面，所述活性物质层设置在导电层的表面；所述安全层包括第一正极活性物质，所述活性物质层包括第二正极活性物质；其中，所述安全层中的第一正极活性物质在100％SOC(满电)下的热分解温度(DSC)T1大于等于所述活性物质层中的第二正极活性物质在100％SOC(满电)下的热分解温度(DSC)T2，即安全层中第一正极活性物质的热稳定性要高于活性物质层中第二正极活性物质的热稳定性。根据本专利技术，所述安全层中的第一正极活性物质在100％SOC下的热分解温度T1与所述活性物质层中的第二正极活性物质在100％SOC下的热分解温度T2的差值T1-T2满足：T1-T2>10℃。根据本专利技术，所述安全层还包括第一导电剂和第一粘结剂；所述活性物质层还包括第三导电剂和第三粘结剂。根据本专利技术，所述导电层包括第二导电剂和第二粘结剂。根据本专利技术，所述正极集流体选自铝箔。根据本专利技术，所述正极集流体的厚度为8-12μm。根据本专利技术，所述安全层的厚度为1-10μm，优选为1-5μm，例如为1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm或10μm。根据本专利技术，所述安全层中第一正极活性物质的质量占所述安全层总质量的80-92wt％，优选86-90wt％，例如为80wt％、81wt％、82wt％、83wt％、84wt％、85wt％、86wt％、87wt％、88wt％、89wt％、90wt％、91wt％或92wt％。根据本专利技术，所述安全层中第一粘结剂和第一导电剂的质量比为2-6:1，例如2:1、3:1、4:1、5:1或6:1。根据本专利技术，所述第一正极活性物质在2.5V～4.3V的充电电压范围、0.2C充电倍率下，在2.5V～3.85V的充电电压范围下的充电容量占2.5～4.3V的充电电压范围下的总容量的占比为≥75％。根据本专利技术，所述第一正极活性物质选自磷酸铁锂、钴酸锂、镍钴锰酸锂(镍的摩尔含量<60％)、锰酸锂中的一种或多种，优选磷酸铁锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂(镍的摩尔含量<60％)中的至少一种。根据本专利技术，所述安全层中的第一正极活性物质的粒径D50≤7μm，示例性地，示例性地，所述磷酸铁锂的粒径D50<3μm，所述钴酸锂、镍钴锰酸锂或锰酸锂的粒径D50≤7μm。根据本专利技术，所述导电层的厚度为1-5μm，优选为1-3μm，例如为1μm、2μm、3μm、4μm、5μm。根据本专利技术，所述导电层中第二导电剂和第二粘结剂的质量比为1-3:1，例如为1:1、2:1、3:1。根据本专利技术，所述导电层还包括导离子化合物。根据本专利技术，所述导离子化合物选自磷酸铁锂、钴酸锂、镍钴锰酸锂材料(镍的摩尔含量＜60％)、锰酸锂、钛酸锂、磷酸钛铝锂、钛酸镧锂、钽酸镧锂、磷酸锗铝锂、三氧化二硼掺杂磷酸锂、锂镧锆氧、镧锆铝锂氧、铌掺杂锂镧锆氧、钽掺杂锂镧锆氧、铌掺杂锂镧锆氧中的至少一种。根据本专利技术，所述导电层中导离子化合物的质量占所述导电层总质量的30-70wt％，优选50-70wt％，例如为30wt％、40wt％、50wt％、15wt％、52wt％、53wt％、54wt％、55wt％、60wt％、65wt％、68wt％、70wt％。本专利技术中，使用多层涂布技术，利用导电层的高导电性和导离子特性可以改善正极极片中安全层和活性物质层在循环过程中由于电子导电性能和离子电导性能差导致的界面问题，从而在保证高能量密度锂离子电池安全的同时还能进一步改善锂离子电池的循环性能以及循环过程中的DCIR增长变化率大的问题。导离子化合物不仅具有导离子特性，同时与高导电性的导电剂相结合能有效的解决安全层和活性物质层在循环过程中因为离子迁移速率和导电率差产生的界面问题，从而改善循环性能和DCIR增长变化率大的问题。根据本专利技术，所述活性物质层的厚度为50-130μm，优选为70-90μm，例如为50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm或130μm。根据本专利技术，所述活性物质层中第二正极活性物质选自钴酸锂、镍钴锰酸锂(镍的摩尔含量≥60％)、镍钴铝酸锂(镍的摩尔含量≥75％)中的一种或多种。根据本专利技术，所述活性物质层中第二正极活性物质的质量占活性物质层总质量的90-99wt％，优选96-99wt％，例如为90wt％、91wt％、92wt％、93wt％、94wt％、95wt％、96wt％、97wt％、98wt％、99wt％。根据本专利技术，所述活性物质层中第三导电剂和第三粘结剂的质量比为0.5-2:1，例如为0.5:1、1:1、2:1。根据本专利技术，所述活性物质层中第二正极活性物质的粒径D50为3-18μm，示例性地，所述钴酸锂的粒径D50为10-18μm，所述镍钴锰酸锂或镍钴铝酸锂的D50粒径为3-12μm。根据本专利技术，所述第一导电剂、第二导电剂和第三导电剂相同或不同，彼此独立地选自导电碳黑、乙炔黑、碳纳米管(如单壁碳纳米管、多壁碳纳米管)、纳米碳纤维和石墨烯中的一种或多种，优选石墨烯、导电碳黑。根据本专利技术，所述第一粘结剂、第二粘结剂和第三粘结剂相同或不同，彼此独立地选自羧甲基纤维素钠、丁苯胶乳、聚四氟乙烯、聚偏本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种正极极片，其中，所述正极极片包括正极集流体、安全层、导电层和活性物质层；所述安全层设置在正极集流体的第一表面，所述导电层设置在安全层的表面，所述活性物质层设置在导电层的表面；/n所述安全层包括第一正极活性物质，所述活性物质层包括第二正极活性物质；其中，所述安全层中的第一正极活性物质在100％SOC下的热分解温度T1大于等于所述活性物质层中的第二正极活性物质在100％SOC下的热分解温度T2。/n

【技术特征摘要】
1.一种正极极片，其中，所述正极极片包括正极集流体、安全层、导电层和活性物质层；所述安全层设置在正极集流体的第一表面，所述导电层设置在安全层的表面，所述活性物质层设置在导电层的表面；
所述安全层包括第一正极活性物质，所述活性物质层包括第二正极活性物质；其中，所述安全层中的第一正极活性物质在100％SOC下的热分解温度T1大于等于所述活性物质层中的第二正极活性物质在100％SOC下的热分解温度T2。


2.根据权利要求1所述的正极极片，其中，所述正极极片还包括设置在正极集流体的与第一表面相对的第二表面的安全层、设置在该安全层表面的导电层以及设置在该导电层表面的活性物质层。


3.根据权利要求1或2所述的正极极片，其中，所述安全层中的第一正极活性物质在100％SOC下的热分解温度T1与所述活性物质层中的第二正极活性物质在100％SOC下的热分解温度T2的差值T1-T2满足：T1-T2>10℃。


4.根据权利要求1-3任一项所述的正极极片，其中，所述安全层还包括第一导电剂和第一粘结剂；所述活性物质层还包括第三导电剂和第三粘结剂；
所述导电层包括第二导电剂和第二粘结剂。


5.根据权利要求1-4任一项所述的正极极片，其中，所述安全层的厚度为1-10μm；和/或，
所述安全层中第一正极活性物质的质量占所述安全层总质量的80-92wt％；和/或，
所述安全层中第一粘结剂和第一导电剂的质量比为2-6:1。


6.根据权利要求1-5任一项所述的正极极片，其中，所述导电层...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾家江，樊亚楠，伍鹏，李素丽，
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