正极极片及其制备方法、锂电池和车辆技术

本申请提出了一种正极极片及其制备方法、锂电池和车辆，其中所述正极极片包括正极集流体、基体层和表层，所述基体层形成在所述正极集流体上，并且所述基体层包括第一三元多晶材料和第一三元单晶材料，基于所述第一三元多晶材料和所述第一三元单晶材料的总质量，所述第一三元多晶材料占比不低于60％；所述表层形成在所述基体层背离所述正极集流体的一侧上，并且所述表层包括第二三元多晶材料和第二三元单晶材料，基于所述第二三元多晶材料和所述第二三元单晶材料的总质量，所述第二三元单晶材料占比不低于60％。本申请的正极极片在辊压过程不易开裂且具有较高的压实密度和容量，循环过程中开裂现象也能得到缓解，从而提高锂电池的循环性能和倍率性能。的循环性能和倍率性能。的循环性能和倍率性能。

【技术实现步骤摘要】
正极极片及其制备方法、锂电池和车辆


[0001]本申请属于锂电池领域，具体涉及一种正极极片及其制备方法、锂电池和车辆。

技术介绍

[0002]三元高镍多晶正极材料因具有高容量高电压平台成为高能量密度动力锂离子电池正极材料的主要选择之一。通常，我们会采用辊压来提高电极片的压实密度，以增加电池的体积能量密度。三元多晶正极是由众多的纳米级单晶小颗粒聚集而成，内部结合力较弱，辊压过程容易导致多晶材料裂开，电极片开裂后电解液渗入，会加剧电解液和电极之间的副反应，导致锂离子电池性能的退化加速。为了缓解三元多晶正极材料开裂带来的更严重的副反应，有报道采用物理或者化学的方法在电极表面涂敷一层氧化物或高分子保护层，改善界面问题，但是这种工艺昂贵且复杂，一致性和实用性也有待提升。
[0003]最近也有报道提出采用双层电极的设计以改善多晶级片的开裂：表层采用抗压强度更高的纯单晶或类单晶，底层(集流体面)为三元多晶材料为主的双层级片设计。但是，与三元单晶材料相比，相同Ni含量的三元多晶材料在同样截至电压下可提供更高的容量，导致材料晶格内会出现更大的体积变化，双层级片的膨胀差引发级片开裂甚至分层。虽然采用更低镍含量的三元多晶材料可缓解上下层脱锂量不一致的问题，但是这种策略会损失底层材料的容量。所以通常情况下，底层的三元多晶材料会有更高的脱/嵌锂量。由此看出，虽然此类双层级片设计可有效缓解辊压过程中级片开裂问题，但在长期循环过程中，由于上下层主体材料的脱嵌锂量不一样导致上下级片膨胀性的差异，使得表层级片开裂和电解液渗入，以及电解液的消耗增大和副反应的增加，进一步的导致电池性能劣化。
[0004]另外，现有技术有采用直接掺混的设计，即在三元多晶材料中掺混一定量的三元单晶材料，以提高级片的压实和体积能量密度。但是主体材料仍以多晶为主(质量占比≥70％)，此法虽可提高电极的压实密度，但辊压过程中极片的开裂问题并未能有效改善。

技术实现思路

[0005]本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本申请的一个目的在于提出一种正极极片及其制备方法、锂电池和车辆，本申请的正极极片在辊压过程不易开裂且具有较高的压实密度和容量，循环过程中开裂现象也能得到缓解，从而提高锂电池的循环性能和倍率性能。
[0006]在本申请的一个方面，本申请提出了一种正极极片。根据本申请的实施例，所述正极极片包括：
[0007]正极集流体；基体层，所述基体层形成在所述正极集流体上，并且所述基体层包括第一三元多晶材料和第一三元单晶材料，基于所述第一三元多晶材料和所述第一三元单晶材料的总质量，所述第一三元多晶材料占比不低于60％；
[0008]表层，所述表层形成在所述基体层背离所述正极集流体的一侧上，并且所述表层包括第二三元多晶材料和第二三元单晶材料，基于所述第二三元多晶材料和所述第二三元
单晶材料的总质量，所述第二三元单晶材料占比不低于60％。
[0009]由此，该正极极片在辊压过程不易开裂且具有较高的压实密度和容量，循环过程开裂情况得到缓解，从而提高锂电池的循环性能和倍率性能。
[0010]在本申请的第二个方面，本申请提出了一种制备上述正极极片的方法。根据本申请的实施例，所述方法包括：
[0011](1)将包括第一三元多晶材料和第一三元单晶材料的基体浆料施加在正极集流体上，以便在所述正极集流体上形成基体层；
[0012](2)将包括第二三元多晶材料和第二三元单晶材料的表层浆料施加在所述基体层背离所述正极集流体的一侧上，以便得到正极极片。
[0013]由此，该正极极片在辊压过程不易开裂且具有较高的压实密度和容量，循环过程开裂情况得到缓解，从而提高锂电池的循环性能和倍率性能。
[0014]在本申请的第三个方面，本申请提出了一种锂电池。根据本申请的实施例，所述锂电池具有上述的正极极片或采用上述的方法得到的正极极片。由此，该锂电池具有优异的循环性能和倍率性能。
[0015]在本申请的第四个方面，本申请提出了一种车辆。根据本申请的实施例，所述车辆具有上述的锂电池。由此，该车辆具有优异安全性能和续航性能，提高用户体验。
[0016]本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
[0017]本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0018]图1是根据本申请一个实施例的正极极片的结构示意图；
[0019]图2是根据本申请一个实施例的制备正极极片的方法流程示意图。
具体实施方式
[0020]下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
[0021]在本申请的一个方面，本申请提出了一种正极极片。根据本申请的实施例，参考图1，该正极极片包括：正极集流体100、基体层200和表层300。
[0022]需要说明的是，正极集流体为本领域常规使用的集流体，例如铝箔等。
[0023]根据本申请的实施例，参考图1，基体层200形成在正极集流体100上，优选基体层200完全包覆在正极集流体100上，并且基体层200包括第一三元多晶材料和第一三元单晶材料，基于第一三元多晶材料和第一三元单晶材料的总质量，第一三元多晶材料占比不低于60％，即基体层200是以三元多晶材料为主的掺混，从而可以保证正极极片具有较高的容量和能量密度，并且三元单晶材料的掺混可提高正极极片的压实密度，并且专利技术人发现，基体层200中第一三元多晶材料占比不低于60wt％，可以保证所得正极极片的压实密度达3.35g/cm3～3.75g/cm3。
[0024]进一步地，上述第一三元多晶材料的化学式为LiNi
x1
Co
y1
M1‑
x1
‑
y1
O2，其中，M为Mn或Al，x1≥0.6，0≤y1≤0.4，优选地，x1为0.8～0.95；第一三元单晶材料的化学式为LiNi
x2
Co
y2
M1‑
x2
‑
y2
O2，其中，M为Mn或Al，x2≥0.6，0≤y2≤0.4，优选地，x2为0.8～0.95。由此，可以保证正极极片具有较高的容量。根据本申请的一个具体实施例，上述第一三元多晶材料和第一三元单晶材料化学式中x1≤x2≤110％x1。专利技术人发现，设定的此范围内第一三元单晶材料和第一三元多晶材料的克容量相对比较接近，从而避免某种材料性能过早衰退。
[0025]进一步地，上述第一三元多晶材料的粒径为7μm～15μm，第一三元单晶材料的粒径为1.5μm～5.5μm。根据本申请的一些实施例，基体层200的厚度与正极极片的厚度比为(0.5～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，其特征在于，包括：正极集流体；基体层，所述基体层形成在所述正极集流体上，并且所述基体层包括第一三元多晶材料和第一三元单晶材料，基于所述第一三元多晶材料和所述第一三元单晶材料的总质量，所述第一三元多晶材料占比≥60％；表层，所述表层形成在所述基体层背离所述正极集流体的一侧上，并且所述表层包括第二三元多晶材料和第二三元单晶材料，基于所述第二三元多晶材料和所述第二三元单晶材料的总质量，所述第二三元单晶材料占比≥60％。2.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述第一三元多晶材料的化学式为LiNi
x1
Co
y1
M1‑
x1
‑
y1
O2，其中，M为Mn或Al，x1≥0.6，0≤y1≤0.4。3.根据权利要求2所述的正极极片，其特征在于，x1为0.8～0.95。4.根据权利要求2所述的正极极片，其特征在于，所述第一三元单晶材料的化学式为LiNi
x2
Co
y2
M1‑
x2
‑
y2
O2，其中，M为Mn或Al，x2≥0.6，0≤y2≤0.4。5.根据权利要求4所述的正极极片，其特征在于，x2为0.8～0.95。6.根据权利要求5所述的正极极片，其特征在于，x1≤x2≤110％x1。7.根据权利要求1
‑
6中任一项所述的正极极片，其特征在于，所述第一三元多晶材料的粒径为7μm～15μm。8.根据权利要求1
‑
6中任一项所述的正极极片，其特征在于，所述第一三元单晶材料的粒径为1.5μm～5.5μm。9.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述基体层的厚度与所述正极极片的厚度比为(0.5～0.9)：1。10.根据权利要求6所述的正极极片，其特征在于，所述第二三元多晶材料的化学式为LiNi
a1
Co
b1
M1‑
a1
‑
b1
O2，其中，M为Mn或Al，a1≥0.5，0≤b1≤0.5。11.根据权利要求10所述的正极极片，其特征在于，所述第二三元单晶材料的化学式为LiNi
a2
Co
b2
M1‑
a2
‑
b2
O2，其中，M为Mn或Al，a2≥0.5，0≤b2≤0.5。12.根据权利要求11所述的正极极片，其特征在于，a1≤a2≤110％a1。13.根据权利要求10
‑
12中任一项所述的正极极片，其特征在于，所述第二三元多晶材料的粒径为7μm～15μm。14.根据权利要求10
‑
12中任一项所述的正极极片，其特征在于，所述第二三元单晶材料的粒径为1.5μm～5.5μm。15.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述表层的厚度与所述正极极片的厚度比为(0.1～0.5)：1。16.根据权利要求1或15所述的正极极片，其特征在于，所述表层的厚度与所述正极极片的厚度比为(0.15～0.35)：1。17.根据权利要求11或12所述的正极极片，其特征在于，x1+
X
2≥a1+a2。18.根据权利要求11或12所述的正极...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏碧哲，郝嵘，庄明昊，葛立萍，田业成，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：