一种正极片及包括该正极片的锂离子电池制造技术

本发明专利技术提供一种正极片及包括该正极片的锂离子电池。本发明专利技术的正极片的使用可以保证锂离子电池的电学性能不受较大损失的前提下，有效提高高电压体系下电芯的针刺通过率，本发明专利技术的正极片包括正极集流体、第一正极活性物质层和第二正极活性物质层，所述第一正极活性物质层中的第一导电剂选自零维导电剂中的至少一种，所述第二正极活性物质层中的第二导电剂包括零维导电剂中的至少一种和一维导电剂中的至少一种。本发明专利技术通过第一导电剂和第二导电剂的选择有效降低了针刺后正极片的短路电流，改善了针刺后的锂离子电池的安全性能。

【技术实现步骤摘要】
一种正极片及包括该正极片的锂离子电池
本专利技术涉及锂离子电池
，尤其涉及一种正极片及包括该正极片的锂离子电池，所述正极片可以改善锂离子电池在高电压体系下的安全性。
技术介绍
锂离子电池自从商业化以来，由于具有能量密度高、功率密度大、循环性能好、无记忆效应、绿色环保等特点被广泛用作各种移动设备的电源。随着锂离子电池的大规模的应用，电池的安全问题日益凸显。现有技术中，锂离子电池的正极片包括铝箔和活性材料层，负极片包括铜箔和石墨。在对锂离子电池进行安全性检测时，往往采用针刺实验的方式。而在针刺实验的过程中，容易触发正极铝箔与负极石墨之间接触而导致的内短路现象，进而引发热失控，即在针刺实验中锂离子电池存在安全隐患。可见现有技术中锂离子电池的安全性较低。
技术实现思路
研究发现，目前4.45V高电压体系电芯针刺是锂离子电池安全性能测试过程中比较难通过的测试之一，这严重影响锂离子电池的应用范围。造成这样缺陷的主要原因是在针刺测试中容易触发4种内短路方式里最危险的一种——铝箔与负极活性物质的接触，导致热失控。为了改善现有技术的不足，本专利技术提供一种正极片及包括该正极片的锂离子电池。本专利技术的正极片的使用可以保证锂离子电池的电学性能不受较大损失的前提下，有效提高高电压体系下电芯的针刺通过率，本专利技术的正极片包括正极集流体、第一正极活性物质层和第二正极活性物质层，所述第一正极活性物质层中的第一导电剂选自零维导电剂的至少一种，所述第二正极活性物质层中的第二导电剂包括零维导电剂中的至少一种和一维导电剂中的至少一种，本专利技术通过第一导电剂和第二导电剂的选择、进一步通过第二导电剂中两种以上导电剂含量的调节，有效降低了针刺后正极片的短路电流，改善了针刺后的锂离子电池的安全性能。本专利技术目的是通过如下技术方案实现的：一种正极片，所述正极片包括正极集流体、第一正极活性物质层和第二正极活性物质层，所述第一正极活性物质层设置在正极集流体的第一表面，所述第二正极活性物质层设置在第一正极活性物质层的表面；所述第一正极活性物质层包括第一正极活性物质、第一导电剂和第一粘结剂，所述第二正极活性物质层包括第二正极活性物质、第二导电剂和第二粘结剂；其中，所述第一导电剂选自零维导电剂中的至少一种，所述第二导电剂包括零维导电剂中的至少一种和一维导电剂中的至少一种。根据本专利技术，所述零维导电剂选自导电石墨、超微细石墨、乙炔黑、导电炭黑和超导炭黑中的至少一种。所述零维导电剂均为本领域已知方法制备得到或者是通过商业途径购买获得。根据本专利技术，所述一维导电剂选自碳纳米管和导电碳纤维中的至少一种。所述一维导电剂均为本领域已知方法制备得到或者是通过商业途径购买获得。根据本专利技术，所述零维导电剂的中值粒径D50为2～50μm，电导率为10～1000s/m，比表面积为10～100m2/g。根据本专利技术，所述一维导电剂的直径为1-10nm，长度为50-100μm，电导率为1000-1200s/m，比表面积为10-200m2/g。根据本专利技术，所述第一导电剂占第一正极活性物质层总质量的0.5-3wt％，例如为0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％、1.2wt％、1.5wt％、1.8wt％、2wt％、2.2wt％、2.5wt％、2.8wt％或3wt％。根据本专利技术，所述第二导电剂占第二正极活性物质层总质量的1-6wt％，例如为1wt％、1.2wt％、1.5wt％、1.8wt％、2wt％、2.2wt％、2.5wt％、2.8wt％、3wt％、3.5wt％、3.8wt％、4wt％、4.2wt％、4.5wt％、4.8wt％、5wt％、5.2wt％、5.5wt％、5.8wt％或6wt％。根据本专利技术，所述第二导电剂中，所述零维导电剂和一维导电剂的质量比可以为(1-5):(5-1)，例如为(1-5):5、(1-5):4、(1-5):3、(1-5):2、(1-5):1、1:(5-1)、2:(5-1)、3:(5-1)、4:(5-1)、5:(5-1)，还例如为(1-4):(5-1)、(1-4):(4-1)、(1-3):(3-1)、(1-2):(2-1)，再例如为1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、2:1、2:3、2:4、2:5、3:1、3:2、3:4、3:5、4；1、4:2、4:3、4:5、5:1、5:2、5:3、5:4，优选1:1。通过调整零维导电剂和一维导电剂的质量比可以调整第二正极活性物质层的电导率，即调整第二正极活性物质层的电阻。在针刺过程中，表面电阻会影响短路电流的大小，通过调整第二正极活性物质层的电阻，既可以降低短路电流的大小，改善针刺后锂离子电池的安全性能，又能保持锂离子电池在正常工作状态下电性能不受损失。根据本专利技术，所述第二导电剂的电导率σ2与第一导电剂的电导率σ1的比值为20～100。根据本专利技术，所述第二导电剂的电导率σ2与第一导电剂的电导率σ1的比值为20～50，例如，所述第二导电剂的电导率σ2与第一导电剂的电导率σ1的比值为20、30、40、50、60、70、80、90或100，或上述两两点值组成的范围。根据本专利技术，所述第二导电剂的电导率σ2与第一导电剂的电导率σ1均是通过电导率仪器测试得到的。根据本专利技术，所述第一粘结剂占第一正极活性物质层的总质量大于所述第二粘结剂占第二正极活性物质层的总质量。根据本专利技术，所述第一粘结剂占第一正极活性物质层总质量的6-15wt％，例如为6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％或15wt％，所述第二粘结剂占第二正极活性物质层总质量的1-4wt％，例如为1wt％、1.2wt％、1.5wt％、1.8wt％、2wt％、2.2wt％、2.5wt％、2.8wt％、3wt％、3.5wt％、3.8wt％或4wt％。根据本专利技术，所述第一粘结剂和第二粘结剂相同或不同，彼此独立地选自聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、聚氨酯、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯和偏氟乙烯-氟化烯烃的共聚物中的至少一种。根据本专利技术，所述第一正极活性物质和第二正极活性物质相同或不同，彼此独立地选自磷酸铁锂、钴酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、磷酸铁锂和锰酸锂中的一种或多种。根据本专利技术，所述第一正极活性物质的中值粒径D50为1-2μm。根据本专利技术，所述第二正极活性物质的中值粒径D50为5-20μm。根据本专利技术，所述第一正极活性物质层中，第一导电剂占所述第一正极活性物质层总重量的质量百分比为0.5-3wt％，第一粘结剂占所述第一正极活性物质层总重量的质量百分比为6-15wt％，第一正极活性物质占所述第一正极活性物质层总重量的质量百分比为82-93wt％。根据本专利技术，所述第二正极活性物质层中，第二导电剂占所述第二正极活性物质层总重量的质量百分比为1-6wt％，第二粘结剂占所述第二正极活性物质层总重量的质量百分比为1-4wt％，第二正极活性物质占所述第二正极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种正极片，所述正极片包括正极集流体、第一正极活性物质层和第二正极活性物质层，所述第一正极活性物质层设置在正极集流体的第一表面，所述第二正极活性物质层设置在第一正极活性物质层的表面；/n所述第一正极活性物质层包括第一正极活性物质、第一导电剂和第一粘结剂，所述第二正极活性物质层包括第二正极活性物质、第二导电剂和第二粘结剂；/n其中，所述第一导电剂选自零维导电剂中的至少一种，所述第二导电剂包括零维导电剂中的至少一种和一维导电剂中的至少一种。/n

【技术特征摘要】
1.一种正极片，所述正极片包括正极集流体、第一正极活性物质层和第二正极活性物质层，所述第一正极活性物质层设置在正极集流体的第一表面，所述第二正极活性物质层设置在第一正极活性物质层的表面；
所述第一正极活性物质层包括第一正极活性物质、第一导电剂和第一粘结剂，所述第二正极活性物质层包括第二正极活性物质、第二导电剂和第二粘结剂；
其中，所述第一导电剂选自零维导电剂中的至少一种，所述第二导电剂包括零维导电剂中的至少一种和一维导电剂中的至少一种。


2.根据权利要求1所述的正极片，其中，所述零维导电剂选自导电石墨、超微细石墨、乙炔黑、导电炭黑和超导炭黑中的至少一种；和/或，
所述一维导电剂选自碳纳米管和导电碳纤维中的至少一种。


3.根据权利要求1或2所述的正极片，其中，所述零维导电剂的中值粒径D50为2～50μm，电导率为10～1000s/m，比表面积为10～100m2/g；和/或，
所述一维导电剂的直径为1-10nm，长度为50-100μm，电导率为1000-1200s/m，比表面积为10-200m2/g。


4.根据权利要求1-3任一项所述的正极片，其中，所述第一导电剂占第一正极活性物质层总质量的0.5-3wt％；所述第二导电剂占第二正极活性物质层总质量的1-6wt％。


5.根据权利要求1-4任一项所述的正极片，其中，所述第二导电剂中，零维导电剂和一维导电剂的质量比为(1-5...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢孔岩，彭冲，张健，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