用于锂离子电池的正极极片及其制备方法和包含其的锂离子电池技术

本发明专利技术涉及用于锂离子电池的正极极片及其制备方法和包含其的锂离子电池。所述正极极片包括集流体以及附着于集流体一侧表面的至少4个包含正极活性材料、导电碳和粘接剂的活性物质层，其特征在于：所述至少4个活性物质层具有彼此不同的活性材料的颗粒粒径、导电碳含量以及粘接剂含量，并且从靠近集流体侧至远离集流体侧，所述颗粒粒径梯度降低，所述导电碳含量梯度升高，所述粘接剂含量梯度降低。所述粘接剂含量梯度降低。所述粘接剂含量梯度降低。

【技术实现步骤摘要】
用于锂离子电池的正极极片及其制备方法和包含其的锂离子电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池领域。更具体而言，本专利技术涉及用于锂离子电池的正极极片及其制备方法和包含其的锂离子电池。

技术介绍

[0002]近年来，随着新能源行业的快速发展，锂离子电池以其能量密度高、循环寿命长、自放电小、无记忆效应等优点，受到了越来越多的关注，尤其在新能源汽车领域具有较大的应用空间。但是，目前消费者对新能源汽车除续航里程外，较为担忧的主要是电池的快充性能。由于目前电动汽车的充电时间相比于燃油车的加油时间，仍具有较大的差距，故提升锂离子电池的快充性能对于扩展新能源电动汽车市场至关重要。
[0003]另外，在电解液环境中，正极极片充放电过程中不断地进行脱嵌锂离子，颗粒晶格不断伸缩易发生破碎，导致活性材料与集流体剥离，降低电池的安全可靠性。但是高含量的粘接剂涂敷在极片表面，会降低极片的动力学性能，无法满足快速充电的需求。因此，需要对各材料的配比、极片的结构等进行优化，在保证产品可靠性的基础上，最大可能的提升其快充性能，以提高终端客户对于新能源电动汽车的使用满意度。
[0004]因此，仍需要具有改善的动力学性能、改善的活性材料与集流体的粘接性和/或改善的锂离子电池的寿命与可靠性的锂离子电池。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种用于锂离子电池的正极极片，该正极极片能够极大程度的提升锂离子电池的动力学性能，提升活性材料与集流体的粘接性，和/或提升锂离子电池的寿命与可靠性。
[0006]在一方面，本专利技术涉及一种用于锂离子电池的正极极片，所述正极极片包括集流体以及附着于集流体一侧表面的至少4个包含正极活性材料、导电碳和粘接剂的活性物质层，其特征在于：所述至少4个活性物质层具有彼此不同的活性材料的颗粒粒径、导电碳含量以及粘接剂含量，并且从靠近集流体侧至远离集流体侧，所述活性材料的颗粒粒径梯度降低，所述导电碳含量梯度升高，所述粘接剂含量梯度降低。
[0007]在一些实施方案中，所述正极极片包括依次层叠设置的集流体、第一活性物质层、第二活性物质层、第三活性物质层以及第四活性物质层，其中在第一活性物质层中，活性材料颗粒D
50
为15μm
‑
20μm，导电碳含量为1.2%
‑
1.6%重量，粘接剂含量为1.5%
‑
2%重量；在第二活性物质层中，活性材料颗粒D
50
为10μm
‑
15μm，导电碳含量为1.7%
‑
2.2%重量，粘接剂含量为1.3%
‑
1.5%重量；在第三活性物质层中，活性材料颗粒D
50
为5μm
‑
10μm，导电碳含量为2.3%
‑
2.6%重量，粘接剂含量为1.1%
‑
1.3%重量；以及在第四活性物质层中，活性材料D
50
为2μm
‑
5μm，导电碳含量为2.7%
‑
3%重量，粘接剂含量为0.9%
‑
1.1%重量。
[0008]在一些实施方案中，第一活性物质层厚度为大于0至50 μm例如40 μm，第二活性物
质层厚度为大于0至63 μm例如50 μm，第三活性物质层厚度为大于0至62 μm例如50 μm，以及第四活性物质层厚度为大于0至75 μm例如60 μm。
[0009]在一些实施方案中，所述活性材料包括选自磷酸铁锂、三元材料、钴酸锂、钛酸锂或磷酸锰铁锂的活性材料，优选三元材料，更优选LiNi
x
Co
y
Mn
z
M
a
O2，其中x+y+z+a=1，M为Al、Zr、Mg、Nd、Zn、Ti和Nb中的一种或几种。
[0010]在一些实施方案中，所述导电碳选自碳纤维、乙炔黑、Super P、碳纳米管和石墨烯中的一种或几种。在一些实施方案中，所述粘接剂选自聚丙烯酸、聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯中的一种或几种，优选聚偏氟乙烯。在一些实施方案中，通过气流冲击实现粒径梯度。在一些实施方案中，所述集流体为铝箔例如涂碳铝箔。
[0011]在另一方面，本专利技术涉及一种制备本专利技术的用于锂离子电池的正极极片的方法，其包括以下步骤：(1)将第一含量的粘接剂喷涂于集流体表面；(2)将具有第一粒径的活性材料与第一含量的导电碳预混，然后喷涂至黏附于集流体表面的粘接剂上；(3)重复步骤(1)和步骤(2)的动作，直至形成具有期望的涂敷厚度例如总厚度的20%的第一活性物质层；(4)将第二含量的粘接剂喷涂于第一活性物质层；(5)将具有第二粒径的活性材料与第二含量的导电碳预混，然后喷涂至黏附于第一活性物质层表面的粘接剂上；(6)重复步骤(4)和步骤(5)的动作，直至形成具有期望的涂敷厚度例如总厚度的25%的第二活性物质层；(7)将第三含量的粘接剂喷涂于第二活性物质层；(8)将具有第三粒径的活性材料与第三含量的导电碳预混，然后喷涂至黏附于第二活性物质层表面的粘接剂上；(9)重复步骤(7)和步骤(8)的动作，直至形成具有期望的涂敷厚度例如总厚度的25%的第三活性物质层；(10)将第四含量的粘接剂喷涂于第三活性物质层；(11)将具有第四粒径的活性材料与第四含量的导电碳预混，然后喷涂至黏附于第三活性物质层表面的粘接剂上；(12)重复步骤(10)和步骤(11)的动作，直至形成具有期望的涂敷厚度例如总厚度的30%的第四活性物质层；以及(13)任选地根据需要以此类推继续重复上述动作，直至形成至少4个活性物质层，所述至少4个活性物质层具有彼此不同的活性材料的颗粒粒径、导电碳含量以及粘接剂含量，并且从靠近集流体侧至远离集流体侧，所述颗粒粒径梯度降低，所述导电碳含量梯度升高，所述粘接剂含量梯度降低。
[0012]在又一方面，本专利技术涉及一种锂离子电池，其特征在于所述锂离子电池包含本专利技术的正极极片。
附图说明
[0013]图1是根据本专利技术一个实施方案中的用于锂离子电池的正极极片，其中黑色的圆点对应于导电碳，灰色的圆点对应于活性材料颗粒。
[0014]图2是显示对比例1、对比例2与实施例1的锂离子电池在室温下不同倍率的放电容量保持率的示意图。
具体实施方式
[0015]参考用于说明的示例应用在下文中描述本专利技术的数个方面。应当理解的是，陈述许多具体细节、关系和方法来提供对本专利技术的充分理解。然而，在相关领域的普通技术人员将容易地认识到，可在不含一个或多个具体细节的情况下实施本专利技术或者可用其他方法来实施本专利技术。
[0016]除非本文另外定义，否则与本申请相关使用的科学和技术术语应当具有本领域普通技术人员通常理解的含义。另外，除非上下文另有明确指示，否则本文所用的单数形式“一”、“一个”和“所述”也意图包括复数形式。此外，开放式的表述“包括”和“包含”解释为还可以含有没有述及的结构组分或方法步骤，但需要注意的是，该开放式的表述也涵盖仅由所述的组分和方法步骤组本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于锂离子电池的正极极片，所述正极极片包括集流体以及附着于集流体一侧表面的至少4个包含正极活性材料、导电碳和粘接剂的活性物质层，其特征在于：所述至少4个活性物质层具有彼此不同的活性材料的颗粒粒径、导电碳含量以及粘接剂含量，并且从靠近集流体侧至远离集流体侧，所述颗粒粒径梯度降低，所述导电碳含量梯度升高，所述粘接剂含量梯度降低。2.根据权利要求1所述的用于锂离子电池的正极极片，其包括依次层叠设置的集流体、第一活性物质层、第二活性物质层、第三活性物质层以及第四活性物质层，其中在第一活性物质层中，活性材料颗粒D
50
为15μm
‑
20μm，导电碳含量为1.2%
‑
1.6%重量，粘接剂含量为1.5%
‑
2%重量；在第二活性物质层中，活性材料颗粒D
50
为10μm
‑
15μm，导电碳含量为1.7%
‑
2.2%重量，粘接剂含量为1.3%
‑
1.5%重量；在第三活性物质层中，活性材料颗粒D
50
为5μm
‑
10μm，导电碳含量为2.3%
‑
2.6%重量，粘接剂含量为1.1%
‑
1.3%重量；以及在第四活性物质层中，活性材料D
50
为2μm
‑
5μm，导电碳含量为2.7%
‑
3%重量，粘接剂含量为0.9%
‑
1.1%重量。3. 根据权利要求2所述的用于锂离子电池的正极极片，其中第一活性物质层厚度为大于0至50 μm，第二活性物质层厚度为大于0至63 μm，第三活性物质层厚度为大于0至62 μm，以及第四活性物质层厚度为大于0至75 μm。4.根据权利要求1或2所述的用于锂离子电池的正极极片，其中所述活性材料包括选自磷酸铁锂、三元材料、钴酸锂、钛酸锂或磷酸锰铁锂的活性材料。5.根据权利要求1或2所述的用于锂离子电池的正极极片，其中所述活性材料为三元材料，优选LiNi
x
Co
y
Mn
z
M
a
O2，其中x+y+z+a=1，M...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾士哲，
申请(专利权)人：蔚来汽车科技安徽有限公司，
类型：发明
国别省市：