一种正极片、含有其的电池制造技术

本发明专利技术提供一种正极片、含有其的电池。该正极片包括正极活性涂层，正极活性涂层包括三元正极材料，三元正极材料包括单晶颗粒，以单晶颗粒的平均粒径D50为D，以单晶颗粒的颗粒强度为P，以正极活性涂层的压实密度为ρ，D、P、ρ满足，5≤P/(ρ

【技术实现步骤摘要】
一种正极片、含有其的电池


[0001]本专利技术涉及电池
，具体涉及一种正极片、含有其的电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、无记忆效应、体积小、重量轻、无环境污染等优点，广泛应用于移动电话、笔记本电脑、便携电动工具、电子仪表、武器装备等，在电动汽车中也具有良好的应用前景，目前已成为世界各国竞相研究开发的重点。锂离子电池主要由正极片、负极片、隔膜和电解液四个部分组成，其中，正极材料是正极片的重要组成部分之一，对锂离子电池的电化学性能起着至关重要的作用。因三元正极材料具有良好的综合性能，已成为该市场的主力正极材料。三元正极材料在循环过程中的应力积累，是造成三元正极材料循环衰降的主要原因。在反复的充放电过程中，Li
+
的嵌入和脱出过程会在颗粒内产生很大的应力，颗粒内部的位错缺陷持续积累，导致了三元正极材料的强度持续降低，当三元正极材料颗粒的强度无法承受颗粒内部的应力时，三元正极材料颗粒内部会产生微裂纹甚至会发生破碎，由此，电解液会进入三元三元正极材料内部并对其进行侵蚀，破坏三元正极材料的结构，进而导致锂离子电池的循环性能显著下降。

技术实现思路

[0003]为了缓解三元正极材料在循环充放电过程中的微应力积累，以改善三元正极材料的循环特性，特别是高温下的循环特性，本专利技术提一种正极片、含有其的电池。
[0004]根据本专利技术的第一个方面，提供一种正极片，正极片包括正极活性涂层，正极活性涂层包括三元正极材料，三元正极材料包括单晶颗粒，以单晶颗粒的平均粒径D50为D，以单晶颗粒的颗粒强度为P，以正极活性涂层的压实密度为ρ，D、P、ρ满足，5≤P/(ρ
×
D)≤150。
[0005]本专利技术所提供的正极片的正极活性涂层中含有单晶三元正极材料，单晶颗粒初始强度高，可以承受较高的压实密度，并且在循环的过程中单向收缩/膨胀，缓解了裂纹形成，提高了材料的循环性能。基于正极活性涂层中含有单晶三元正极材料，进一步地使正极活性涂层符合5≤P/(ρ
×
D)≤150这一结构特征，使单晶三元正极材料的粒径D、颗粒强度P与正极活性涂层的压实密度ρ协调适应，有利于提高正极活性涂层的压实密度、降低单晶三元正极材料的粒径D。一方面，正极活性涂层的压实密度得到提高，正极活性涂层具有较高的强度，在循环测试中，能经受住由循环产生的应力积累，降低晶粒裂纹的产生。另一方面，单晶三元正极材料的粒径减小，缩短了Li
+
在单晶三元正极材料之间的传输距离，提高了晶粒的脱锂均一性，降低充放电过程中因极化产生的容量损失。上述两方面共同作用，能够有效地缓解正极活性涂层在经历循环充放电过程中微应力积累不均的情况，达到提高正极片长期循环稳定性（尤其是高温下的循环稳定性）的效果。
[0006]根据本专利技术的第二个方面，提供一种电池，该电池包括上述正极片。本专利技术提供的电池具有良好的循环稳定性，特别是高温下的循环稳定性。
具体实施方式
[0007]为了缓解三元正极材料在循环充放电过程中的微应力积累，以改善三元正极材料的循环特性，特别是高温下的循环特性，，本专利技术提供一种正极片、含有其的电池。
[0008]根据本专利技术的第一个方面，提供一种正极片，包括正极活性涂层，正极活性涂层包括三元正极材料，三元正极材料包括单晶颗粒，以单晶颗粒的平均粒径D50为D，以单晶颗粒的颗粒强度为P，以正极活性涂层的压实密度为ρ，D、P、ρ满足，5≤P/(ρ
×
D)≤150。
[0009]本专利技术所提供的正极片的正极活性涂层中含有单晶三元正极材料，单晶颗粒初始强度高，可以承受较高的压实密度，并且在循环的过程中单向收缩/膨胀，缓解了裂纹形成，提高了材料的循环性能。基于正极活性涂层中含有单晶三元正极材料，进一步地使正极活性涂层符合5≤P/(ρ
×
D)≤150这一结构特征，使单晶三元正极材料的粒径D、颗粒强度P与正极活性涂层的压实密度ρ协调适应，有利于提高正极活性涂层的压实密度、降低单晶三元正极材料的粒径D。一方面，正极活性涂层的压实密度得到提高，正极活性涂层具有较高的强度，在循环测试中，能经受住由循环产生的应力积累，降低晶粒裂纹的产生。另一方面，单晶三元正极材料的粒径减小，缩短了Li
+
在单晶三元正极材料之间的传输距离，提高了晶粒的脱锂均一性，降低充放电过程中因极化产生的容量损失。上述两方面共同作用，能够有效地缓解正极活性涂层在经历循环充放电过程中微应力积累不均的情况，达到提高正极片长期循环稳定性（尤其是高温下的循环稳定性）的效果。
[0010]优选地，20≤P/(ρ
×
D)≤125。
[0011]优选地，1μm≤D≤10μm。粒径介于上述范围内的三元正极材料，一方面，能使锂离子能够在三元正极材料中的传输更加顺畅，进一步提高三元正极材料内部晶粒的脱嵌锂均匀性，进而提高正极片的结构稳定性，另一方面，处于上述粒径范围的三元正极材料的抗压能力更强，能够经受高压实，有较高的强度，在循环过程中能够经受住循环过程中产生的应力积累，降低三元正极材料内部晶粒的裂纹的产生，进而提高正极片的结构稳定性，将该正极片应用于电池中，使得电池的循环稳定性有所提升。若本专利技术提供的正极片中的三元正极材料的粒径过大，则会导致锂离子在三元正极材料中的扩散距离较长，将会导致含有该正极片的电池的倍率性能有所下降；若本专利技术提供的正极片中的三元正极材料的粒径过小，虽然可以缩短锂离子在三元正极材料中的扩散距离，提升含有该正极片的电池的倍率性能，但是粒径较低的三元正极材料通常具有较大的比表面积，这会导致电解液副反应增多，进而导致正极片的克容量以及电池的首次库伦效率均有所降低。
[0012]优选地，3.5μm≤D≤5μm。采用粒径D50在3.5~5μm之间的单晶三元正极材料作为正极片中的三元正极材料，将该正极片应用于电池中，能够兼顾电池的动力学性能以及克容量的发挥。
[0013]优选地，3.0g/cm3≤ρ≤4.0g/cm3。
[0014]优选地，3.3g/cm3≤ρ≤3.65g/cm3。
[0015]通过将本专利技术提供的正极片的正极活性涂层的压实密度ρ限定在3.3~3.65g/cm3的范围之内，可以在一定程度上减少正极片的厚度，将该正极片应用于电池中，使得电池具有高体积能量密度的特性，同时，还能使正极活性涂层的三元正极材料颗粒之间形成丰富的空隙，有利于电解液的迁移和浸润，使得含有该正极片的电池具有良好的循环性能以及倍率性能。若正极活性涂层的压实密度ρ过小，则不利于电池能量密度的提升，也不利于正
极活性涂层中的三元正极材料颗粒之间的接触，将会影响电池的倍率性能；若正极活性涂层的压实密度ρ过大，则会使正极活性涂层中的三元正极材料颗粒之间的空隙较低，这将导致电解液对正极活性涂层的浸润困难，在注液过程中电解液对电池的浸润时间变长，最终将导致电池的循环性能下降，正极活性涂层的压实密度ρ过大时三元正极材料颗粒甚至有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正极片，其特征在于：所述正极片包括正极活性涂层，所述正极活性涂层包括三元正极材料，所述三元正极材料包括单晶颗粒，以所述单晶颗粒的平均粒径D50为D，以所述单晶颗粒的颗粒强度为P，以所述正极活性涂层的压实密度为ρ，所述D、所述P、所述ρ满足，5≤P/(ρ
×
D)≤150。2.如权利要求1所述正极片，其特征在于：20≤P/(ρ
×
D)≤125。3.如权利要求1所述正极片，其特征在于：1μm≤D≤10μm。4.如权利要求3所述正极片，其特征在于：3.5μm≤D...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明明，张潇阳，李奎，单旭意，
申请(专利权)人：中创新航科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：