一种正极片及应用其的锂离子电池制造技术

根据本发明专利技术提供一种正极片及应用其的锂离子电池。该正极片包括正极活性涂层，正极活性涂层包括正极活性材料，正极活性材料包括层状钴镍化合物；在正极活性材料的拉曼光谱中，以位于607cm

【技术实现步骤摘要】
一种正极片及应用其的锂离子电池


[0001]本专利技术属于电池
，具体地，涉及一种正极片及应用其的锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池因其能量密度高、无记忆效应、环境友好等优点，广泛应用于消费类电子产品市场；而作为动力电池用于新能源汽车产业时，因电动汽车领域对续航、快充、存储和安全等综合性能有更为严苛的要求，亟待开发更高能量密度、优异高倍率性能、长使用寿命和强稳定性的高性能锂离子动力电池，特别是正极材料。具有α
‑
NaFeO2层状结构的镍基正极材料由于具有较高的比容量、良好的循环性能和较低的价格等而被广泛关注，一直以来作为产学研界的研究焦点，被全球各大动力电池企业列为重点布局的关键材料。
[0003]然而，具有α
‑
NaFeO2层状结构的镍基正极材料仍具有不足之处，其中锂镍混排问题最值得关注，由于锂原子和镍原子原子半径较为接近，材料在制备过程和循环过程容易发生锂离子和镍离子位置互换而导致锂镍阳离子混排。锂镍阳离子混排导致镍基正极材料在空气中易发生析锂现象，对锂离子在正极片上的传输起到一定的阻碍作用。另一方面，锂镍阳离子重排会对镍基正极活性材料的结构稳定性带来不利影响，随着从镍基正极材料脱出的锂离子越多，镍基正极材料的层状结构越不稳定，当锂离子大量脱出，很容易引发镍基正极活性材料的层状结构坍塌，进而导致正极材料开裂粉化失效，使锂离子电池的循环性能、倍率性能变差。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种正极片及应用其的锂离子电池，以使采用层状镍基正极材料的正极片的结构稳定性和锂离子传输效果同时得到优化，进而使应用其的锂离子电池兼具良好的循环特性和倍率性能。
[0005]根据本专利技术的第一个方面，提供一种正极片，该正极片包括正极活性涂层，正极活性涂层包括正极活性材料，正极活性材料包括层状钴镍化合物；在正极活性材料的拉曼光谱中，以位于607cm
‑1±
15cm
‑1区域内的特征峰为A峰，A峰的峰强以I
A
表示，以位于494cm
‑1±
15cm
‑1区域内的特征峰为B峰，B峰的峰强以I
B
表示，I
A
/I
B
=1~5。
[0006]在层状钴镍化合物中，Co
‑
O键通过Co
‑
O伸缩振动在c轴方向拉伸发生，O
‑ꢀ
Co
‑
O键通过O
‑ꢀ
Co
‑
O弯曲振动在a
‑
b方向的振动，与之相对应，在含有层状钴镍化合物的正极活性材料的拉曼图谱中，A峰对应Co
‑
O伸缩振动，B峰对应O
‑ꢀ
Co
‑
O弯曲振动。本专利技术所采用的正极活性满足I
A
/I
B
=1~5，这样，正极活性材料层状钴镍化合物具有稳定的层状结构，在其层状结构中锂离子层和过渡金属层交错堆叠，镍离子能够在足够的范德华力的作用下在过渡金属层中稳定排布而不会占据锂离子的位置，由此有效抑制了层状结构中锂镍阳离子混排的情况发生，进而保证锂离子能够正常地在层状结构中脱嵌，有利于层状钴镍化合物在经历长期循环充放电之后依然保持结构稳定。此外，上述正极活性材料的层状钴镍化合物具有适中的层间距，能够供为锂离子提供高效传输的路径。基于上述原因，应用含有上述层状钴
镍化合物的正极活性材料制得的正极片兼具良好的循环特性和倍率性能。相较于本专利技术所采用的上述层状钴镍化合物而言，不满足I
A
/I
B
=1~5这一特征的正极活性材料中的物的层状结构稳定性较差，在循环充放电中更早出现层状结构崩塌的情况。其中，在I
A
/I
B
＜1的正极活性材料中，层状钴镍化合物的锂离子层层间距较小且锂离子传输路径较长，造成了锂离子传输效率偏低且层状结构不稳定，体现为正极活性材料的倍率性能和循环性能不佳。而在I
A
/I
B
＞5的正极活性彩粒中，层状钴镍化合物的过渡金属层层间距较大，导致过渡金属层能够为镍离子提供的范德华力偏小，基于此，当锂离子脱出层状结构时，镍离子容易占据锂离子的位置，发生锂镍阳离子混排，致使锂离子不能够正常在层状结构中脱嵌，在长期循环的过程中，上述结构缺陷积累，容易导致层状钴镍化合物的层状结构坍塌，正极片的循环性能衰减。
[0007]根据本专利技术的第二个方面，提供一种锂离子电池，其包括如上所述正极片。应用本专利技术所提供的正极片的锂离子电池兼具良好的循环特性和倍率性能。
具体实施方式
[0008]根据本专利技术的第一个方面，提供一种正极片，该正极片包括正极活性涂层，正极活性涂层包括正极活性材料，正极活性材料包括层状钴镍化合物；在正极活性材料的拉曼光谱中，以位于607cm
‑1±
15cm
‑1区域内的特征峰为A峰，A峰的峰强以I
A
表示，以位于494cm
‑1±
15cm
‑1区域内的特征峰为B峰，B峰的峰强以I
B
表示，I
A
/I
B
=1~5。
[0009]在层状钴镍化合物中，Co
‑
O键通过Co
‑
O伸缩振动在c轴方向拉伸发生，O
‑ꢀ
Co
‑
O键通过O
‑ꢀ
Co
‑
O弯曲振动在a
‑
b方向的振动，与之相对应，在含有层状钴镍化合物的正极活性材料的拉曼图谱中，A峰对应Co
‑
O伸缩振动，B峰对应O
‑ꢀ
Co
‑
O弯曲振动。本专利技术所采用的正极活性材料满足I
A
/I
B
=1~5，这样，正极活性材料中的层状钴镍化合物具有稳定的层状结构，在其层状结构中锂离子层和过渡金属层交错堆叠，镍离子能够在足够的范德华力的作用下在过渡金属层中稳定排布而不会占据锂离子的位置，由此有效抑制了层状结构中锂镍阳离子混排的情况发生，进而保证锂离子能够正常地在层状结构中脱嵌，有利于层状钴镍化合物在经历长期循环充放电之后依然保持结构稳定。此外，上述正极活性材料的层状钴镍化合物具有适中的层间距，能够供为锂离子提供高效传输的路径。基于上述原因，应用含有上述层状钴镍化合物的正极活性材料制得的正极片兼具良好的循环特性和倍率性能。相较于本专利技术所采用的上述正极活性材料而言，不满足I
A
/I
B
=1~5这一特征的正极活性材料中的层状钴镍化合物的层状结构稳定性较差，在循环充放电中更早出现层状结构崩塌的情况。其中，在I
A
/I
B
＜1的正极活性材料中，层状钴镍化合物的锂离子层层间距较小且锂离子传输路径较长，造成了锂离子传输效率偏低且层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正极片，其特征在于：包括正极活性涂层，所述正极活性涂层包括正极活性材料，所述正极活性材料包括层状钴镍化合物；在所述正极活性材料的拉曼光谱中，以位于607cm
‑1±
15cm
‑1区域内的特征峰为A峰，所述A峰的峰强以I
A
表示，以位于494cm
‑1±
15cm
‑1区域内的特征峰为B峰，所述B峰的峰强以I
B
表示，I
A
/I
B
=1~5。2.如权利要求1所述正极片，其特征在于：所述正极活性材料满足I
A
/I
B
=1.1~3。3. 如权利要求1所述正极片，其特征在于： 所述层状钴镍化合物包括镍钴锰三元正极材料、...

【专利技术属性】
技术研发人员：董志鑫，张潇阳，单旭意，王娟，
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：