一种不均匀涂布的正极片及含有该正极片的电池制造技术

本发明专利技术涉及一种不均匀涂布的正极片及含有该正极片的电池，属于锂离子电池技术领域。解决了现有技术中Li

【技术实现步骤摘要】
一种不均匀涂布的正极片及含有该正极片的电池


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种不均匀涂布的正极片及含有该正极片的电池。

技术介绍

[0002]近年来，由于化石能源资源日益紧缺，同时锂离子电池具有高能量密度、高电压、高循环和高工作温度等优点，因此被广泛应用于电子设备、电动汽车、储能电站等领域。
[0003]锂离子电池制备工艺包括匀浆、涂布、辊压、分切、烘烤、组装、注液、化成等工序，日本电池界普遍认为电池的质量有70％与极片品质相关。其中，涂布工序是将制备好的浆料按照一定的尺寸和重量均匀涂覆在集流体表面，然后烘干。极片在连续涂布的过程中，因挡板原因会导致极片边缘厚度偏厚的现象，涂布的边缘厚度偏厚，会导致卷料收卷爆边甚至报废，所以在涂布机的涂辊上贴麦拉片对涂布边缘进行削薄，形成极片削薄区。对于两侧出极耳的电池，组装过程中，负极片削薄区正对正极片中间区域，该工艺制备的锂离子电池充电过程中，负极削薄区相对于其他区域容纳锂离子的位置少，造成大量锂离子在负极削薄区表面沉积，形成锂单质，多次充放电循环后，形成锂枝晶，锂枝晶会刺穿隔膜，造成内短路，存在较大安全风险。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术提供一种不均匀涂布的正极片及含有该正极片的电池。
[0005]本专利技术解决上述技术问题采取的技术方案如下。
[0006]本专利技术提供一种不均匀涂布的正极片，包括正极集流体、涂覆于正极集流体表面的第一涂层和第二涂层；
[0007]所述第一涂层位于正极集流体表面的一侧，第二涂层位于正极集流体表面另一侧，第一涂层与第二涂层相接，重叠宽度0
‑
5mm，第一涂层的放电比容量小于第二涂层的放电比容量。
[0008]优选的是，所述正极集流体的材料为铝箔、涂炭铝箔、铝合金、不锈钢、银、锡、镍、钛中的一种。
[0009]优选的是，所述第一涂层包括第一活性正极材料、导电剂、粘结剂。
[0010]更优选的是，按重量份计，所述第一涂层由80
‑
98份的第一活性正极材料、1
‑
12份的导电剂和1
‑
12份的粘结剂组成。
[0011]更优选的是，所述第一活性正极材料为钴酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰锂、磷酸锰铁锂、锰酸锂、锂镍锰氧化物、锂镍钴锰氧化物中的一种或多种的混合物。
[0012]更优选的是，所述导电剂为炭黑、导电石墨、碳纤维、碳纳米管、石墨烯中的一种或几种混合。
[0013]更优选的是，所述粘结剂为聚偏氟乙烯(PVDF)、羟甲基纤维素钠(CMC)、丁苯橡胶(SBR)、聚丙烯酸(PAA)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚乙烯醇(PVA)、丙烯腈多元共聚物中的一种或
几种混合。
[0014]优选的是，所述第二涂层包括第一活性正极材料、导电剂、粘结剂。
[0015]更优选的是，按重量份计，所述第二涂层由80
‑
98份的第一活性正极材料、1
‑
12份的导电剂和1
‑
12份的粘结剂组成。
[0016]更优选的是，所述第二活性正极材料为钴酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰锂、磷酸锰铁锂、锰酸锂、锂镍锰氧化物、锂镍钴锰氧化物中的一种或多种的混合物。
[0017]更优选的是，所述导电剂为炭黑、导电石墨、碳纤维、碳纳米管、石墨烯中的一种或几种混合。
[0018]更优选的是，所述粘结剂为聚偏氟乙烯(PVDF)、羟甲基纤维素钠(CMC)、丁苯橡胶(SBR)、聚丙烯酸(PAA)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚乙烯醇(PVA)、丙烯腈多元共聚物中的一种或几种混合。
[0019]更优选的是，所述第一活性正极材料和第二活性正极材料不同，第一活性正极材料的放电比容量小于第二活性正极材料；
[0020]或者，所述第一活性正极材料和第二活性正极材料相同，第一活性正极材料的面密度m1小于第二活性正极材料m2，m1＝80
‑
300g/m2，m2＝100
‑
400g/m2。
[0021]尤其优选的是，所述第一活性正极材料与第二活性正极材料分别为NCM5系与NCM8系；
[0022]或者，所述第一活性正极材料与第二活性正极材料分别为NCM5系与NCM9系；
[0023]或者，所述第一活性正极材料与第二活性正极材料分别为NCM6系与NCM8系；
[0024]或者，所述第一活性正极材料与第二活性正极材料分别为钴酸锂与镍钴锰酸锂NCM5系；
[0025]或者，所述第一活性正极材料与第二活性正极材料分别为放电比容量为178mAh/g的钴酸锂和放电比容量为188mAh/g的钴酸锂；
[0026]或者，所述第一活性正极材料与第二活性正极材料的材料均为磷酸铁锂，第一涂层面密度为150
±
0.5g/m2，第二涂层面密度为232
±
0.5g/m2。
[0027]优选的是，所述第一涂层长度与正极集流体的宽度一致，第一涂层宽度与正极集流体的宽度一致，第二涂层宽度与正极集流体的宽度一致，第一涂层和第二涂层覆盖正极集流体的表面。
[0028]优选的是，所述第一涂层宽度为0.1
‑
50mm，更优选的是3
‑
15mm。
[0029]本专利技术还提供一种含有上述不均匀涂布的正极片的电池，组装时，不均匀涂布的正极片第一涂层正对负极片的削薄区。
[0030]本专利技术的原理为：本专利技术的不均匀涂布的正极片及含有该正极片的电池，包括正极集流体，涂覆于正极集流体表面的第一涂层和第二涂层，第一涂层与第二涂层紧密连接无漏箔，组装过程中，第一涂层区正对负极片的削薄区。充电过程中，第一活性正极材料的放电比容量小于第二活性正极材料，即单位质量的第一活性正极材料的容量低于单位质量的第二活性正极材料的容量，如下公式可见，从单位质量的第一涂层脱嵌到达负极削薄区的Li
+
少于单位质量的第二涂层，从而减少Li
+
在负极削薄区表面沉积导致形成锂枝晶的情况发生，大大提高锂离子电池的安全性：
[0031]C＝n*N*e/(3.6*m)
[0032]其中，C为单位质量活性正极材料的容量，即放电比容量，单位mAh/g，n为活性正极材料中Li
+
的物质的量，单位摩尔(mol)，N为阿伏伽德罗常数，数值为6.02*10
23
，单位1，e为单个电子或质子所带电荷量，数值1.602*10
‑
19
，单位库仑(C)，m为活性物质质量，单位克(g)，如公式可见，当m＝1时，活性正极材料放电比容量C与活性正极材料中Li
+
的物质的量n成正比关系。
[0033]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0034]本专利技术的不均匀涂布的正极片组装的电池，减少了Li
+
在负极削薄区表面沉积导致形成锂枝晶的情况本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.不均匀涂布的正极片，其特征在于，包括正极集流体、涂覆于正极集流体表面的第一涂层(3)和第二涂层(8)；所述第一涂层(3)位于正极集流体表面的一侧，第二涂层(8)位于正极集流体表面的另一侧，第一涂层(3)与第二涂层(8)相接，重叠宽度0
‑
5mm，且第一涂层(3)的放电比容量小于第二涂层(8)的放电比容量。2.根据权利要求1所述的不均匀涂布的正极片，其特征在于，所述正极集流体的材料为铝箔、涂炭铝箔、铝合金、不锈钢、银、锡、镍、钛中的一种。3.根据权利要求1所述的不均匀涂布的正极片，其特征在于，所述第一涂层(3)包括第一活性正极材料、导电剂和粘结剂；所述第二涂层(8)包括第二活性正极材料、导电剂和粘结剂。4.根据权利要求3所述的不均匀涂布的正极片，其特征在于，按重量份计，第一涂层(3)由80
‑
98份的第一活性正极材料、1
‑
12份的导电剂和1
‑
12份的粘结剂组成；按重量份计，第二涂层(8)由80
‑
98份的第一活性正极材料、1
‑
12份的导电剂和1
‑
12份的粘结剂组成。5.根据权利要求3所述的不均匀涂布的正极片，其特征在于，所述第一活性正极材料和第二活性正极材分别独立的为钴酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰锂、磷酸锰铁锂、锰酸锂、锂镍锰氧化物、锂镍钴锰氧化物中的一种或多种的混合物；所述导电剂为炭黑、导电石墨、碳纤维、碳纳米管、石墨烯中的一种或几种混合；所述粘结剂为聚偏氟乙烯、羟甲基纤维素钠、丁苯橡胶、聚丙烯酸、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、丙烯腈多元共聚物中的一种或几种混合。6.根据权利要求3所述的不均匀涂布的正极片，其特征在于，所述第一活性正极材料和第二活...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫小舍，周永涛，杨允杰，
申请(专利权)人：华鼎国联动力电池有限公司，
类型：发明
国别省市：