一种正极极片、电池及用电装置制造方法及图纸

本申请提供了一种正极极片、电池和用电装置。本申请的正极极片包括正极集流体和设置在所述正极集流体至少一个表面的正极膜层，所述正极膜层包括设置在所述正极集流体表面的第一正极膜层和设置在所述第一正极膜层表面的第二正极膜层；所述第一正极膜层包括第一正极活性材料，所述第二正极膜层包括第二正极活性材料；所述第一正极活性材料包含化合物Li

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种正极极片、电池及用电装置


[0001]本申请涉及二次电池
，尤其涉及一种正极极片、电池和用电装置。

技术介绍

[0002]近年来，随着二次电池的应用范围越来越广泛，二次电池广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，以及电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域。由于二次电池取得了极大的发展，因此对其倍率性能、功率、快充性能和循环性能等也提出了更高的要求。

技术实现思路

[0003]本申请是鉴于上述课题而进行的，其目的在于，提供一种正极极片、电池和用电装置。采用本申请的正极极片提高了电池的低温功率、低温倍率性能、快充性能和循环寿命。
[0004]为了达到上述目的，本申请第一方面提供了一种正极极片，包括正极集流体和设置在所述正极集流体至少一个表面的正极膜层，所述正极膜层包括设置在所述正极集流体表面的第一正极膜层和设置在所述第一正极膜层表面的第二正极膜层；所述第一正极膜层包括第一正极活性材料，所述第二正极膜层包括第二正极活性材料；
[0005]所述第一正极活性材料包含化合物Li
a
A
b
Mn1‑
c
B
c
P1‑
d
R
d
O4‑
n
D
n
，其中，
[0006]所述A包括Zn、Al、Na、K、Mg、Nb、Mo和W中的一种或多种元素；
[0007]所述B包括Zn、Al、Na、K、Mg、Mo、W、Ti、V、Zr、Fe、Ni、Co、Ga、Sn、Sb、Nb和Ge中的一种或多种元素；
[0008]所述R包括B、Si、N、S、F、Cl和Br中的一种或多种元素；
[0009]所述D包括S、F、Cl和Br中的一种或多种元素；
[0010]所述a为0.9至1.1，可选为0.977至1；所述b为0至0.1，可选为0至0.001；所述c为0.001至0.9，可选为0.1至0.9或0.001至0.6；所述d为0至0.1，可选为0至0.001或0.001至0.1；所述n为0至0.1，可选为0至0.001或0.001至0.1；
[0011]所述第二正极活性材料包含化合物Li
x
Ni
y
Co
z
M
k
Me
p
O
r
E
m
；其中，所述M包括Mn和Al中的一种或两种元素；所述Me包括Zr、Zn、Cu、Cr、Mg、Fe、V、Ti、Sr、Sb、Y、W和Nb中的一种或多种元素；所述E包括N、F、S和Cl中的一种或多种元素；0.85≤x≤1.15；0＜y≤1；0≤z＜1；0＜k＜1；0≤p≤0.1；1≤r≤2，0≤m≤1，且m+r≤2。
[0012]本申请将第一正极活性材料与第二正极活性材料组合使用，提高了电池的低温功率和低温倍率性能(低温放电容量保持率)，延长了电池在低温工况下的续航时间；并且，在上下相邻的第二、第一正极膜层中分别包括第二正极活性材料和第一正极活性材料有利于提高正极极片的锂离子传导速率，从而提高电池的快充性能，电池的循环寿命也得到改善。
[0013]在任意实施方式中，所述B包括Fe、Ti、V、Ni、Co和Mg中的一种或多种元素；和/或，
[0014]所述R包括B、Si、N和S中的任一种元素。
[0015]在任意实施方式中，所述第一正极活性材料与所述第二正极活性材料的质量比为
5％
‑
90％，可选为10％
‑
50％。由此，有利于发挥第一正极活性材料和第二正极活性材料的组合优势，进一步提高电池的低温功率和低温倍率性能，进一步提高电池的快充性能和循环寿命。
[0016]在任意实施方式中，所述第二正极活性材料的锂离子扩散系数大于所述第一正极活性材料的锂离子扩散系数。由此，提高了正极极片的锂离子传导速率，从而提高了电池的快充性能。
[0017]在任意实施方式中，所述第二正极活性材料在3吨压力下的压实密度大于所述第一正极活性材料在3吨压力下的压实密度。有利于使第一正极膜层和第二正极膜层之间稳定结合，降低了正极极片的电阻，并且使正极极片易于加工。
[0018]在任意实施方式中，所述第二正极活性材料为单晶或类单晶材料；和/或，所述正极活性材料的Dv10粒径为0.3
‑
2.5μm，可选为0.5
‑
1.5μm。由此，正极极片更加易于加工，减少出现冷压粘辊、极片开裂脱模等问题。
[0019]在任意实施方式中，所述第一正极活性材料在25℃下的锂离子扩散系数为10
‑
16
‑
10
‑
12
cm2·
s
‑1，可选为10
‑
15
‑
10
‑
13
cm2·
s
‑1；和/或，
[0020]所述第一正极活性材料在20MPa下的粉体电阻率为2000
‑
10000Ω
·
cm，可选为3000
‑
6000Ω
·
cm；和/或，
[0021]所述第一正极活性材料在3吨压力下的压实密度为1.9
‑
3.1g/cm3，可选为2.2
‑
2.9g/cm3。
[0022]在任意实施方式中，所述第二正极活性材料在25℃下的锂离子固相扩散系数为10
‑
12
‑
10
‑8cm2·
s
‑1，可选为10
‑
11
‑
10
‑9cm2·
s
‑1；和/或，
[0023]所述第二正极活性材料在20MPa下的粉体电阻率为100
‑
700Ω
·
cm，可选为200
‑
550Ω
·
cm；和/或，
[0024]所述第二正极活性材料在3吨压力下的压实密度为3
‑
4.2g/cm3，可选为3.6
‑
3.75g/cm3。
[0025]第一正极活性材料和第二正极活性材料的锂离子扩散系数在上述范围内且第二正极活性材料的锂离子扩散系数大于第一正极活性材料的锂离子扩散系数，有利于提高正极极片的锂离子传导速率，从而提高电池的快充性能；另外，当正极极片因意外断裂时，第一正极活性材料更靠近正极集流体，热量会优先传递至第一正极活性材料，第一正极活性材料的锂离子扩散系数较低，相应地其高温稳定性较好，可以延缓热量向第二正极活性材料的传递，从而提高电池整体的安全性。
[0026]第一正极活性材料和第二正极活性材料的粉体电阻率在上述范围内且第一正极活性材料的粉体电阻率大于第二正极活性材料的粉体电阻率，有利于提高正极极片本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种正极极片，包括正极集流体和设置在所述正极集流体至少一个表面的正极膜层，所述正极膜层包括设置在所述正极集流体表面的第一正极膜层和设置在所述第一正极膜层表面的第二正极膜层；所述第一正极膜层包括第一正极活性材料，所述第二正极膜层包括第二正极活性材料；所述第一正极活性材料包含化合物Li
a
A
b
Mn1‑
c
B
c
P1‑
d
R
d
O4‑
n
D
n
，其中，所述A包括Zn、Al、Na、K、Mg、Nb、Mo和W中的一种或多种元素；所述B包括Zn、Al、Na、K、Mg、Mo、W、Ti、V、Zr、Fe、Ni、Co、Ga、Sn、Sb、Nb和Ge中的一种或多种元素；所述R包括B、Si、N、S、F、Cl和Br中的一种或多种元素；所述D包括S、F、Cl和Br中的一种或多种元素；所述a为0.9至1.1；所述b为0至0.1；所述c为0.001至0.9；所述d为0至0.1；所述n为0至0.1；所述第二正极活性材料包含化合物Li
x
Ni
y
Co
z
M
k
Me
p
O
r
E
m
；其中，所述M包括Mn和Al中的一种或两种元素；所述Me包括Zr、Zn、Cu、Cr、Mg、Fe、V、Ti、Sr、Sb、Y、W和Nb中的一种或多种元素；所述E包括N、F、S和Cl中的一种或多种元素；0.85≤x≤1.15；0＜y≤1；0≤z＜1；0＜k＜1；0≤p≤0.1；1≤r≤2，0≤m≤1，且m+r≤2。2.根据权利要求1所述的正极极片，其中，所述B包括Fe、Ti、V、Ni、Co和Mg中的一种或多种元素；和/或，所述R包括B、Si、N和S中的任一种元素。3.根据权利要求1或2所述的正极极片，其中，所述第一正极活性材料与所述第二正极活性材料的质量比为5％
‑
90％，可选为10％
‑
50％。4.根据权利要求1至3中任一项所述的正极极片，其中，所述第二正极活性材料的锂离子扩散系数大于所述第一正极活性材料的锂离子扩散系数。5.根据权利要求1至4中任一项所述的正极极片，其中，所述第二正极活性材料在3吨压力下的压实密度大于所述第一正极活性材料在3吨压力下的压实密度。6.根据权利要求1至5中任一项所述的正极极片，其中，所述第二正极活性材料为单晶或类单晶材料；和/或，所述第二正极活性材料的Dv10粒径为0.3
‑
2.5μm，可选为0.5
‑
1.5μm。7.根据权利要求1至6中任一项所述的正极极片，其中，所述第一正极活性材料在25℃下的锂离子扩散系数为10
‑
16
‑
10
‑
12
cm2·
s
‑1，可选为10
‑
15
‑
10
‑
13
cm2·
s
‑1；和/或，所述第一正极活性材料在20MPa下的粉体电阻率为2000
‑
10000Ω
·
cm，可选为3000
‑
6000Ω
·
cm；和/或，所述第一正极活性材料在3吨压力下的压实密度为1.9
‑
3.1g/cm3，可选为2.2
‑
2.9...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦一鸣，尚义博，徐晓富，裴人杰，潘坚福，何建福，叶永煌，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：