一种正极极片及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种正极极片及其制备方法和应用，包括正极集流体和涂覆于所述正极集流体至少一表面的正极活性物质层，所述正极活性物质层包括活性物质A和活性物质B，其中，所述活性物质A的嵌锂截止电位小于所述活性物质B的嵌锂截止电位。相比于现有技术，本发明专利技术采用两种活性物质作为正极活性物质材料，且活性物质A的嵌锂截止电位小于所述活性物质B的嵌锂截止电位，即活性物质A与活性物质B之间存在嵌锂截止电位差，基于此，在低温下，具有较高嵌锂截止电位的活性物质B容易释放出绝大部分容量，并给活性物质A加热，由此解决了目前电池在低温下性能较差的问题。低温下性能较差的问题。低温下性能较差的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种正极极片及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及锂电池领域，具体涉及一种正极极片及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]锂离子电池由于具有高比能量、长循环寿命、低自放电以及环境友好给被广泛应用于数码产品、智能穿戴、储能系统以及电动车上。其中的磷酸铁锂体系电池，因磷酸铁锂具有较高的热稳定性和相对安全的特性，从而磷酸铁锂体系电池在储能和电动车上具有广泛的应用前景。由于电动车对环境适应性要求较高，比如在北方，冬季气温会达到零下30摄氏度甚至更低，需要要求电池具有优异的低温性能。而一般地，锂离子电池在低温的环境下，其电池的放电容量会降低，在
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20℃时锂离子电池放电容量只有室温时的31.5％左右，因而需要改善锂电池低温性能。
[0003]目前常规的方法是通过采用低温型磷酸铁锂以及低温电解液来提升电池的低温性能。采用纯的低温磷酸铁锂对电池的低温提升明显，但是低温磷酸铁锂一般为水热法制备，材料成本高，且其一般为纳米晶，对搅拌和涂布工艺要求极高。现在行业普遍做法是将常规磷酸铁锂与少量低温磷酸铁锂混合使用，来提升电池的低温效果，但是提升效果并不能满足应用端需求。
[0004]有鉴于此，确有必要提供一种解决上述问题的技术方案。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的之一在于：提供一种正极极片，以解决目前电池在低温下性能较差的问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种正极极片，包括正极集流体和涂覆于所述正极集流体至少一表面的正极活性物质层，所述正极活性物质层包括活性物质A和活性物质B，其中，所述活性物质A的嵌锂截止电位小于所述活性物质B的嵌锂截止电位。
[0008]优选的，所述活性物质B的嵌锂截止电位与所述活性物质A的嵌锂截止电位差值≥0.5V。当活性物质B与活性物质A之间的嵌锂截止电位差值≥0.5V时，可以使得活性物质B的容量能放出大部分，活性物质B在低温下放出的容量越多，其可以给电池提供的热量越多，从而对提升整个电池的低温放电容量的效果更佳。
[0009]优选的，所述活性物质A为磷酸铁锂。采用磷酸铁锂作为活性物质A，是因为其具有较高的热稳定性和相对安全的特性，且常温下的磷酸铁锂的嵌锂截止电位一般为2.5V，而在低温下磷酸铁锂的嵌锂截止电位一般为1.0～2.0V，因此，当活性物质B的嵌锂截止电位大于2.5V时，在低温下活性物质A的嵌锂截止电位与活性物质B的嵌锂截止电位至少存在0.5V的差异，可以使得活性物质B的容量能放出绝大部分。
[0010]优选的，所述活性物质B为钴酸锂、镍钴锰酸锂、锰酸锂、镍钴铝酸锂、镍锰酸锂、富锂锰基、磷酸锰铁锂、磷酸钴锂等中的至少一种。上述的这些材料，其嵌锂截止电位一般为
3.0V，与低温下的磷酸铁锂的嵌锂截止电位存在1.5V的大幅度差异，可以保证活性物质B的容量在低温下几乎100％发挥出来。
[0011]优选的，在低于0℃下，所述活性物质B的嵌锂截止电位与所述活性物质A的嵌锂截止电位差值≥1V。一般而言，两个活性物质的嵌锂截止电位差值相差越大，越有助于具有高嵌锂截止电位的活性物质释放容量，以尽可能的将高嵌锂截止电位的活性物质释放其全部容量。
[0012]优选的，所述活性物质A和所述活性物质B的质量和可为所述正极活性物质层质量的91～92％、92～93％、93～94％、94～95％、95～96％、96～97％、或97～98％。
[0013]优选的，所述活性物质A与活性物质B的质量比为(80：20)
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(99：1)。更优选的，所述活性物质A与活性物质B的质量比为(85：15)
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(98.5：1.5)。进一步优选的，所述活性物质A与活性物质B的质量比为(88：12)
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(98：2)。更进一步优选的，所述活性物质A与活性物质B的质量比为(90：10)
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(95：5)。再进一步优选的，所述活性物质A与活性物质B的质量比为(92：8)
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(94：6)。更具体的，所述活性物质A与活性物质B的质量比为93：7。
[0014]将活性物质A与活性物质B的质量比在上述范围之间，一方面可以避免活性物质B的含量过高而致使电池的重量能量密度下降较多，这是因为活性物质B的脱嵌锂电位比活性物质A高，按照活性物质A的脱嵌锂电位使用的电池，其中活性物质B的容量是有一部分损失的，即克容量不能100％发挥出来；另一方面也可以避免活性物质B的含量过低，而对电池低温性能的改善不明显。
[0015]优选的，所述正极活性物质层还包括导电剂和粘结剂；所述导电剂的质量为所述正极活性物质层质量的1～6％；所述粘结剂的质量为所述正极活性物质层质量的1～3％。
[0016]其中，所述导电剂为导电碳、导电石墨、碳纳米管、石墨烯中的至少一种。导电剂在电极中的用途主要是供应电子移动的通道，导电剂的存在可以影响电解液在磷酸铁锂离子电池体系内的分布，其分布对锂离子在液相中的迁移扩散有着至关重要的影响。导电剂的占比量在上述范围之间能获得较高的放电容量和较好的循环性能，占比量太低则电子导电通道少，不利于大电流充放电；而占比量太高则降低了活性物质的相对含量，使电池容量降低。
[0017]而粘结剂为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚酰亚胺中的至少一种。粘结剂是正极材料中的非活性成分，其主要是用于粘结和保持电极活性物质，增强活性材料与导电剂以及活性材料与集流体之间的电子接触。粘结剂的用量占比过大或过小都会对电池的内阻造成影响。
[0018]优选的，所述正极集流体通常是用来集合电子的结构或零件，一方面用来接收活性物质上转移过来的电子并向外电路传递，另一方面用来把外电路传递过来的电子传递给活性物质。所述正极集流体可以是本领域各种适用于作为锂离子电池正极集流体的材料，例如，所述正极集流体可以是包括但不限于金属箔等，更具体可以是包括但不限于铝箔等。
[0019]本专利技术的目的之二在于，提供一种正极极片的制备方法，包括以下步骤：
[0020]步骤一：将活性物质A与活性物质B进行混合，加入导电剂和粘结剂，搅拌，得到正极浆料；其中，所述活性物质A的嵌锂截止电位小于所述活性物质B的嵌锂截止电位；
[0021]步骤二：将所述正极浆料涂覆于正极集流体上，烘干，得到正极极片。
[0022]其中，正极浆料的搅拌为湿法搅拌，采用湿法搅拌所耗时间较短，有利于提高生产
效率，工艺较为简单，浆料流动性好且气泡较少。
[0023]本专利技术的目的之三在于，提供一种锂电池，包括正极极片、负极极片和间隔设置在正极极片和所述负极极片之间的隔离膜，所述正极极片为上述所述的正极极片。
[0024]其中，所述负极极片包括负极集流体和涂覆于所述负极集流体至少一表面的负极活性物质层。负极活性物质层可以是包括但不限于石墨、软碳、硬碳、碳纤维、中间相碳微球、硅基材料、锡基材料、钛酸锂或其他能与锂形成合金的金属等中的一种或几种。其中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正极极片，包括正极集流体和涂覆于所述正极集流体至少一表面的正极活性物质层，其特征在于，所述正极活性物质层包括活性物质A和活性物质B，其中，所述活性物质A的嵌锂截止电位小于所述活性物质B的嵌锂截止电位。2.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述活性物质B的嵌锂截止电位与所述活性物质A的嵌锂截止电位差值≥0.5V。3.根据权利要求2所述的正极极片，其特征在于，所述活性物质A为磷酸铁锂。4.根据权利要求3所述的正极极片，其特征在于，所述活性物质B为钴酸锂、镍钴锰酸锂、锰酸锂、镍钴铝酸锂、镍锰酸锂、富锂锰基、磷酸锰铁锂、磷酸钴锂等中的至少一种。5.根据权利要求1～4任一项所述的正极极片，其特征在于，所述活性物质A和所述活性物质B的质量和为所述正极活性物质层质量的91～98％。6.根据权利要求5所述的正极极片，其特征在于，所述活性物质...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐雄文，
申请(专利权)人：湖南立方新能源科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：