正极极片及电化学装置制造方法及图纸

本申请公开了一种正极极片及电化学装置，包括正极集流体以及设置于正极集流体至少一个表面的正极活性物质层，正极活性物质层包括正极活性材料、导电剂、粘接剂以及氧化物快离子导体，若干氧化物快离子导体包覆于正极活性材料的外表面。采用氧化物快离子导体对正极活性材料进行包覆，可阻隔或部分阻隔正极活性材料与电解液，以减少正极活性材料在高温环境下与电解液接触，从而减少副反应的发生；因此，可减少电化学装置产气以及减少有效离子的消耗，可提高电化学装置的耐高温性，保证电化学装置的高温存储性能。的高温存储性能。的高温存储性能。

【技术实现步骤摘要】
正极极片及电化学装置


[0001]本申请实施例涉及电化学
，尤其涉及一种正极极片及电化学装置。

技术介绍

[0002]随着锂离子电池(电化学装置)的广泛应用，消费者对锂离子电池的能量密度和循环寿命的需求不断提高，尤其对于高温使用或者高温存储性能的需求。当锂离子电池处于高温环境时，正极材料易与电解液发生副反应，易导致电池出现产气，甚至导致电池爆炸，影响电池的安全风险；并且，副反应不断消耗有效锂离子，以致于电池的容量下降，影响电池的使用寿命。

技术实现思路

[0003]本申请实施例旨在提供一种正极极片及电化学装置，以改善正极材料易与电解液发生副反应的技术问题。
[0004]本申请实施例为了解决其技术问题，采用以下技术方案：
[0005]第一方面，本申请提出了一种正极极片，包括正极集流体以及设置于所述正极集流体至少一个表面的正极活性物质层，所述正极活性物质层包括正极活性材料、导电剂、粘接剂以及氧化物快离子导体，若干所述氧化物快离子导体包覆于所述正极活性材料的外表面。
[0006]上述技术方案中，采用氧化物快离子导体对正极活性材料进行包覆，可阻隔或部分阻隔正极活性材料与电解液，以减少正极活性材料在高温环境下与电解液接触，从而减少副反应的发生；因此，可减少电化学装置产气以及减少有效离子的消耗，可提高电化学装置的耐高温性，保证电化学装置的高温存储性能；同时，氧化物快离子导体具备优异的离子导通能力，能够保证锂离子传输不会受阻；另外，粘接剂可提高各材料之间的结合强度，导电剂可减少正极极片的阻抗，保证正极极片较佳的动力学。
[0007]在一些优选的实施例方式中，所述正极活性材料在所述正极活性物质层的质量占比为90％～98.5％；正极活性材料层质量占比较高，保证电池的能量密度。
[0008]可选的，所述导电剂在所述正极活性物质层的质量占比为0.6％～5.0％，在不影响电池能量密度的同时，保证正极极片较佳的动力学，减少正极极片的阻抗。
[0009]可选的，所述粘接剂在所述正极活性物质层的质量占比为0.6％～5.0％，保证上述各材料之间的结合强度。
[0010]可选的，所述氧化物快离子导体在所述正极活性物质层的的质量占比为0.3％～8.0％，以便于包覆正极活性材料。
[0011]在一些优选的实施例方式中，所述正极活性材料包括钴酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰酸锂、锰酸锂以及磷酸锰铁锂中的一种或多种。
[0012]在一些优选的实施例方式中，所述正极活性材料的平均粒径为1μm～20μm。可将氧化物快离子导体的粒径设置为小于正极活性材料的粒径，以使得正极活性材料的表面能够
同时包覆多个氧化物快离子导体，以便于正极活性材料被完全包覆，从而充分隔绝正极活性材料与外部电解液。
[0013]在一些优选的实施例方式中，所述导电剂包括电炭黑、碳纳米管、石墨烯、碳纤维、乙炔黑、科琴黑以及氮化铝中的一种或多种。上述各导电剂的材料均具有较佳的电子及离子传导能力，可改善正极极片的动力学，从而减少正极极片的阻抗，以便于电池的充放电倍率。
[0014]在一些优选的实施例方式中，所述粘接剂包括聚偏二氟乙烯、聚氧化乙烯、聚乙烯醇、聚四氟乙烯、聚烯烃类以及氢化丁腈中的一种或多种。保证正极极片电子及离子传导能力的同时，提高各材料之间的结合强度；同时在涂覆于正极集流体时，也可提高正极活性物质层与正极集流体之间的结合强度。
[0015]在一些优选的实施例方式中，所述氧化物快离子导体包括LAGP、LATP、LLTO以及LLZO中的一种或多种。
[0016]在一些优选的实施例方式中，所述氧化物快离子导体的平均粒径为10nm～10μm。
[0017]第二方面，本申请还提出了一种电化学装置，包括壳体以及收容于所述壳体内的电极组件和电解液，所述电极组件包括负极极片、隔膜以及如上述第一方面任一实施例所述的正极极片，所述隔膜设置于所述正极极片与所述负极极片之间。
[0018]在一些优选的实施例方式中，所述壳体开设有第一通孔，所述电化学装置还包括正极极耳以及密封件。正极极耳一端于所述壳体内与所述正极极片电连接，另一端自所述第一通孔伸出于所述壳体外。密封件设置于所述第一通孔的内壁与所述正极极耳之间，用于密封所述第一通孔，所述密封件被构造为当温度上升至第一阈值时熔融；其中，所述第一阈值为110℃～130℃。
[0019]上述技术方案中，当电化学装置处于高温环境并热失控时(也即温度上升至第一阈值时)，壳体内部易能够气体并受热膨胀，此时密封件熔融并在壳体内部气体压力的作用下产生连通于外界的泄压通道，以降低壳体内的气压，可有效防止电化学装置发生爆炸；而当电化学装置为常规工况时，则密封件能够有效密封件第一通孔，并能够使得正极极耳与壳体分隔绝缘。
[0020]上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
【附图说明】
[0021]一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
[0022]图1为本申请一些实施例的正极极片的结构示意图；
[0023]图2为本申请一些实施例的正极极片的爆炸视图；
[0024]图3为图1中A处的局部放大图(氧化物快离子导体包覆正极活性材料)；
[0025]图4为本申请一些实施例的电化学装置的结构示意图；
[0026]图5为本申请一些实施例的电极组件的卷绕示意图；
[0027]图6为本申请一些实施例的负极极片的结构示意图；
[0028]图7为图4的B
‑
B剖视图(仅示出了正极极耳的部分)；
[0029]图8为钴酸锂(正极活性材料)球磨前的SEM图；
[0030]图9为钴酸锂(正极活性材料)与氧化物快离子导体球磨后的SEM图。
[0031]附图标记说明：
[0032]10、正极极片；11、正极集流体；111、第一表面；112、第二表面；12、正极活性物质层；121、正极活性材料；122、氧化物快离子导体；
[0033]20、负极极片；21、负极集流体；22、负极活性物质层；
[0034]30、隔膜；
[0035]1000、电化学装置；
[0036]100、电极组件；
[0037]200、壳体；210、顶封边；
[0038]300、正极极耳；
[0039]400、负极极耳；
[0040]500、密封件；
[0041]X、第一方向。
【具体实施方式】
[0042]下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正极极片，包括正极集流体以及设置于所述正极集流体至少一个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正极活性材料、导电剂、粘接剂以及氧化物快离子导体；若干所述氧化物快离子导体包覆于所述正极活性材料的外表面。2.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述正极极片满足以下条件中(1)至(4)中的至少一个：(1)所述正极活性材料在所述正极活性物质层的质量占比为90％～98.5％；(2)所述导电剂在所述正极活性物质层的质量占比为0.6％～5.0％；(3)所述粘接剂在所述正极活性物质层的质量占比为0.6％～5.0％；(4)所述氧化物快离子导体在所述正极活性物质层的的质量占比为0.3％～8.0％。3.根据权利要求2所述的正极极片，其特征在于，所述正极活性材料包括钴酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰酸锂、锰酸锂以及磷酸锰铁锂中的一种或多种。4.根据权利要求3所述的正极极片，其特征在于，所述正极活性材料的平均粒径为1μm～20μm。5.根据权利要求2所述的正极极片，其特征在于，所述导电剂包括电炭黑、碳纳米管、石墨烯、碳纤维、乙炔黑、...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹相柱，雷健华，秦赓，易敏，马辉，
申请(专利权)人：深圳市德兰明海新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：