一种高电压正极极片及含有该正极极片的锂离子二次电池制造技术

本发明专利技术涉及一种高电压正极极片及含有该正极极片的锂离子二次电池，所述正极极片中的正极活性材料包括磷酸铁锰锂(LMFP)和钴酸锂(LCO)，所述磷酸铁锰锂占正极活性材料的质量百分比大于10wt％且小于等于65wt％。本发明专利技术中通过将钴酸锂与磷酸铁锰锂混合，可以有效的提高钴酸锂在高电压体系下的稳定性能，有利于提高电池的安全性能；磷酸铁锰锂虽然有较低的压实密度和克容量，但其与高电压钴酸锂混合，并不损失体系的能量密度；另外，由于磷酸铁锰锂具有优异的循环性能，其衰减较慢，因此在高电压体系中掺入磷酸铁锰锂可以有效的提高其循环性能。

【技术实现步骤摘要】
一种高电压正极极片及含有该正极极片的锂离子二次电池
本专利技术属于锂离子二次电池
，尤其涉及一种高电压正极极片及含有该正极极片的锂离子二次电池。
技术介绍
近年来，随着科技的高速发展，锂离子二次电池由于其能量密度较高、循环寿命长、无记忆效应、清洁无污染等优势，已广泛的应用于移动通讯工具以及相机、笔记本等便携式电子设备中，但是，随着人类对电池需求的不断提高，电池的安全性能、热稳定性能逐渐成为影响电池向更高能量密度发展的最大阻碍。目前，市场上多见的聚合物锂离子二次电池主要由正极、负极、有机电解液以及隔膜组成。在选择正极活性材料的过程中，需要平衡到高电压下所带来的高能量密度与电池安全性、热稳定性的关系。一般来讲，目前在高能量密度体系中，充电截止电压要求较高，但随着截止电压的升高，对正极活性材料的稳定性要求也就有所提升。目前主流的高电压锂离子二次电池用正极活性材料无法避免在电池滥用情况下的安全事故，一旦电池发生滥用，如过充电、高温放置、重物冲击、外部短路以及震荡等情况，电池内部温度升高，则电池很有可能会发生起火、燃烧等安全事故。同时，较高的能量密度，也会使电池发生热失控的风险增加。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决高能量密度体系下电池热稳定性变差、在电池滥用情况下易发生起火和燃烧等安全事故的问题，提出了一种高电压锂离子二次电池用正极极片及含有该极片的锂离子二次电池，所述正极极片中通过钴酸锂与磷酸铁锰锂的混合，实现了高能量密度体系下电池热稳定性的提升，且在电池滥用的情况下，电池的安全性能也得到较大的提升，通过钴酸锂与磷酸铁锰锂的混合，还提升了锂二次电池的循环性能，以及低温性能和倍率性能。为了实现上述目的，本专利技术采取如下技术方案：本专利技术提供一种正极活性材料，所述正极活性材料包括磷酸铁锰锂(LMFP)和钴酸锂(LCO)，所述磷酸铁锰锂占正极活性材料的质量百分比大于10wt％且小于等于65wt％。根据本专利技术，所述磷酸铁锰锂占正极活性材料的质量百分比大于10wt％且小于等于50wt％。根据本专利技术，所述磷酸铁锰锂的化学式为LiFe1-xMnxPO4，0<x<1；优选的，所述磷酸铁锰锂的化学式为LiFe0.5Mn0.5PO4。根据本专利技术，所述正极活性材料中还可以包括镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、磷酸铁锂中的至少一种。本专利技术还提供一种正极极片，所述正极极片包括正极活性物质层，所述正极活性物质层是通过包括上述的正极活性材料、导电剂和粘结剂的正极浆料制备得到的；根据本专利技术，所述正极活性材料占正极极片总质量的88.0-98.5wt％，所述导电剂占正极极片总质量的0.6-5.0wt％，所述粘结剂占正极极片总质量的0.9-7.0wt％。根据本专利技术，所述正极极片还包括正极集流体，所述正极活性物质层设置在正极集流体一侧或两侧表面；当所述正极活性物质层设置在正极集流体一侧表面时，所述磷酸铁锰锂和钴酸锂同时包含在所述正极活性物质层中；当所述正极活性物质层设置在正极集流体两侧表面时，所述磷酸铁锰锂和钴酸锂可以同时在其中一侧的正极活性物质层中、也可以分别包含在其中一侧的正极活性物质层中。根据本专利技术，所述正极极片中，所述磷酸铁锰锂占正极极片的活性物质总质量的百分比大于10wt％且小于等于65wt％。本专利技术还提供上述锂离子二次电池用正极极片的制备方法，包括以下步骤：(1)配制下述混合浆料：将钴酸锂、导电剂和粘结剂在有机溶剂中混合并分散均匀得到混合浆料S1；或者，将磷酸铁锰锂、导电剂和粘结剂在有机溶剂中混合并分散均匀得到混合浆料S2；或者，将磷酸铁锰锂、钴酸锂、导电剂和粘结剂在有机溶剂中混合并分散均匀得到混合浆料S3；(2)制备下述正极极片：将所述混合浆料S1涂覆在正极集流体两侧表面，制成正极极片P1；或者，将所述混合浆料S2涂覆在正极集流体两侧表面，制成正极极片P2；或者，将所述混合浆料S1涂覆在正极集流体的一侧表面，同时，将所述混合浆料S2涂覆在上述正极集流体的另一侧表面，制成正极极片P3；或者，将所述混合浆料S3涂覆在正极集流体两侧表面，制成正极极片P4；或者，将所述混合浆料S1涂覆在正极集流体的一侧表面，同时，将所述混合浆料S3涂覆在上述正极集流体的另一侧表面，制成正极极片P5；或者，将所述混合浆料S2涂覆在正极集流体的一侧表面，同时，将所述混合浆料S3涂覆在上述正极集流体的另一侧表面，制成正极极片P6。根据本专利技术，混合浆料S1中，固含量为68-78wt％，粘度为3500-5500mPa.S。混合浆料S2中，固含量为40-52wt％，粘度为4500-7000mPa.S。混合浆料S3中，固含量为48-62wt％，粘度为4000-7000mPa.S。本专利技术还提供一种锂离子二次电池，所述锂离子二次电池包括上述的锂离子二次电池用正极极片，且所述正极极片中同时含有钴酸锂和磷酸铁锰锂。根据本专利技术，所述锂离子二次电池用正极极片可以是如下正极极片中的一种或几种组合，且所述正极极片中同时含有钴酸锂和磷酸铁锰锂：(a)两侧表面涂覆钴酸锂的正极极片；(b)两侧表面涂覆磷酸铁锰锂的正极极片；(c)两侧表面涂覆钴酸锂和磷酸铁锰锂的正极极片；(d)一侧表面涂覆钴酸锂、一侧表面涂覆钴酸锂和磷酸铁锰锂的正极极片；(e)一侧表面涂覆磷酸铁锰锂、一侧表面涂覆钴酸锂和磷酸铁锰锂的正极极片；(f)一侧表面涂覆钴酸锂、一侧表面涂覆磷酸铁锰锂的正极极片。有益效果：(1)通过将钴酸锂与磷酸铁锰锂混合，可以有效的提高钴酸锂在高电压体系下的稳定性能，有利于提高电池的安全性能；(2)磷酸铁锰锂虽然有较低的压实密度和克容量，但其与高电压钴酸锂混合，并不损失体系的能量密度；(3)由于磷酸铁锰锂具有优异的循环性能，其衰减较慢，因此在高电压体系中掺入磷酸铁锰锂可以有效的提高其循环性能。附图说明图1为实施例1的电池装配结构图；图2为实施例4的电池装配结构图；图3为实施例5的电池装配结构图；图4为实施例1、对比例3和对比例1的高温(45℃)循环曲线，容量保持率随循环次数的曲线图。具体实施方式如前所述，本专利技术提供一种锂离子二次电池正极极片用正极活性材料，所述正极活性材料包括磷酸铁锰锂(LMFP)和钴酸锂(LCO)，所述磷酸铁锰锂占正极活性材料的质量百分比大于10wt％且小于等于65wt％。本专利技术中，通过向含有钴酸锂的正极活性材料中掺混占正极活性材料总质量大于10wt％且小于等于65wt％的磷酸铁锰锂，由于磷酸铁锰锂的结构稳定性，掺混之后可以有效的提高整体正极的结构稳定性，还可以有效的避免在电池滥用过程中安全事故的产生；另外，令人意外的发现，由于磷酸铁锰锂的平台电压没有钴酸锂高，因此纯的磷酸铁锰锂在高电压体系下的循环性能并没有表现出比钴酸锂优异的特点，但在与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种正极活性材料，其中，所述正极活性材料包括磷酸铁锰锂(LMFP)和钴酸锂(LCO)，所述磷酸铁锰锂占正极活性材料的质量百分比大于10wt％且小于等于65wt％。/n

【技术特征摘要】
1.一种正极活性材料，其中，所述正极活性材料包括磷酸铁锰锂(LMFP)和钴酸锂(LCO)，所述磷酸铁锰锂占正极活性材料的质量百分比大于10wt％且小于等于65wt％。


2.根据权利要求1所述的正极活性材料，其中，所述磷酸铁锰锂占正极活性材料的质量百分比大于10wt％且小于等于50wt％。


3.根据权利要求1或2所述的正极活性材料，其中，所述磷酸铁锰锂的化学式为LiFe1-xMnxPO4，0<x<1；
优选地，所述磷酸铁锰锂的化学式为LiFe0.5Mn0.5PO4。
优选地，所述正极活性材料中还包括镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、磷酸铁锂中的至少一种。


4.一种正极极片，其中，所述正极极片包括正极活性物质层，所述正极活性物质层是通过包括权利要求1-3任一项所述的正极活性材料、导电剂和粘结剂的正极浆料制备得到的；
优选地，所述正极活性材料占正极极片总质量的88.0-98.5wt％，所述导电剂占正极极片总质量的0.6-5.0wt％，所述粘结剂占正极极片总质量的0.9-7.0wt％。


5.根据权利要求4所述的正极极片，其中，所述正极极片还包括正极集流体，所述正极活性物质层设置在正极集流体一侧或两侧表面；当所述正极活性物质层设置在正极集流体一侧表面时，所述磷酸铁锰锂和钴酸锂同时包含在所述正极活性物质层中；当所述正极活性物质层设置在正极集流体两侧表面时，所述磷酸铁锰锂和钴酸锂可以同时在其中一侧的正极活性物质层中、也可以分别包含在其中一侧的正极活性物质层中。


6.根据权利要求4或5所述的正极极片，其中，所述正极极片中，所述磷酸铁锰锂占正极极片的活性物质总质量的百分比大于10wt％且小于等于65wt％。


7.权利要求4-6任一项所述的正极极片的制备方法，包括以下步骤：
(1)配制下述混合浆料：
将钴酸锂、导电剂和粘结剂在有机溶剂中混合并分散均匀得到混合浆料S1；或者，
将磷酸铁锰锂、导电剂和粘结剂在有机溶剂中...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊亚楠，李素丽，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