【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂电池，特别是涉及正极极片及其制备方法、及包括其的电芯和电池。
技术介绍
1、锂电池中，正极极片包括集流体和设置于集流体的正极材料层，其中正极材料层朝向集流体的一侧为内层，背向集流体的一侧为表层，一般地，锂离子从正极材料层的表层向内层嵌入，但是，正极材料层的活性粒子之间的空隙大小不一且相互交错，同时，越往靠近内层正极材料层的结构也越紧密，给锂离子嵌入内层制造了障碍，这样，锂离子就会集中在正极材料层的表层发生反应，加快了正极材料层表层的损耗，降低了锂电池的循环寿命。
技术实现思路
1、基于此，有必要提供一种正极极片及其制备方法、及包括其的电芯和电池。
2、一种正极极片，包括集流体、正极材料层和第一锂传输层；所述第一锂传输层设置于所述集流体，所述正极材料层涂覆于所述第一锂传输层，即，集流体、第一锂传输层和正极材料层依次设置，或者说，第一锂传输层位于正极材料层和集流体之间。具体地，正极材料层沿厚度方向具有内层和表层，内层设置于正极材料层靠近所述集流体的一侧，表层设置于正极材料层背向集流体的一侧，本申请中内层通过第一锂传输层与集流体连接。其中，所述第一锂传输层的锂离子传输效率大于所述正极材料层的锂离子传输效率，或者说，第一锂传输层的锂离子传导率大于正极材料层的锂离子传导率。
3、上述正极极片，由于第一锂传输层的锂离子传输效率大于正极材料层的锂离子传输效率，锂离子与第一锂传输层接触后，会通过第一锂传输层更快速地到达正极材料层的靠近所述集流体的一侧，即，锂
4、在其中一个实施例中，所述第一锂传输层的至少部分露出于所述正极材料层和/或所述集流体，也可以说，所述第一锂传输层的至少部分裸露于所述正极材料层和/或所述集流体，即，第一锂传输层的至少部分未被正极材料层和集流体覆盖，这样，露出于所述正极材料层和/或所述集流体能够与锂电池的电解液直接接触，便于电解液的锂离子通过固态电解质到达正极材料层的内层。在一个实施例中，第一锂传输层的侧面露出于正极材料层和集流体，以在侧面吸引锂离子嵌入至正极材料层的内层。在另一个实施例中，集流体背向正极材料层的一侧开孔以露出第一锂传输层。在又一个实施例中，正极材料层背向集流体的一侧开孔以露出第一锂传输层。在一个实施例中，集流体的两侧均设置有第一锂传输层，且其中一个所述第一锂传输层涂覆所述正极材料层，这样，未涂覆正极材料层的第一锂传输层能够将电解液的锂离子传输到正极材料层的内层，以使得正极材料层上的反应均匀。
5、在其中一个实施例中，所述第一锂传输层包括γ氧化铝层、氮化硼层和固态电解质层中的至少一种，上述的物质均能实现传输锂离子。其中的γ氧化铝层可以直接于铝箔表面制得，与铝箔具有更好的结合性能。其中的固态电解质层不仅具有运输锂离子的功能，且具备较好的导电功能。
6、在其中一个实施例中，所述正极材料层包括γ氧化铝颗粒、氮化硼颗粒和固态电解质颗粒中的至少一种。正极材料层内设置这些颗粒后，有助于将正极材料层的表层的锂离子和第一锂传输层的锂离子传输到正极材料层的内层，从而使得锂离子在整个正极材料层上均匀分布，使得正极材料层上的反应更加均匀。
7、在其中一个实施例中，所述γ氧化铝颗粒、氮化硼颗粒和固态电解质颗粒占所述正极材料层的重量比含量为0.05％～3％。过少的颗粒难以传输锂离子，而过多的颗粒会导致正极极片的能量密度下降，使得电池的容量不足。
8、在其中一个实施例中，所述固态电解质层包括聚合物电解质、氧化物电解质和硫化物电解质中的至少一种。这些材料制备为固态电解质层后能够实现将锂离子传输至正极材料层的内层的功能。
9、在其中一个实施例中，所述固态电解质层包括li2zrcl6和p(stfsili)-b-peo-b-p(stfsili)中的至少一种。其中，两者均具备较好的的锂离子传输效率，且其中的p(stfsili)-b-peo-b-p(stfsili)在80℃机械强度更高，利于更持久地保护正极材料层。而li2zrcl6则具有易于合成且成本低的优点，并且锂离子的传输效率更高，能在前期更好地保持锂电池的容量。
10、在其中一个实施例中，所述正极材料层和所述第一锂传输层的厚度之比为1：(0.05～1)。过薄的第一锂传输层不利于传输锂离子，而过厚的第一锂传输层会降低集流体的结构强度。但值得一提的是，将铝箔表面设置为γ氧化铝，对集流体的结构强度影响较小，因此可以将第一锂传输层设置得更厚，而不局限于上述所提到的尺寸。为了提高第一锂传输层的导电性能，在其中一个实施例中，第一锂传输层包括碳粉和铝粉中的一种，以增强导电能力。在其他实施例中，也可以在第一锂传输层的表面开设孔洞以露出集流体的主体以增强导电能力。
11、在其中一个实施例中，所述正极材料层还涂覆有第二锂传输层，第二锂传输层的至少部分与所述第一锂传输层连接。即，正极材料层的表层涂覆有第二锂传输层，锂离子能够在第二锂传输层上均匀分散，且能够通过连接部分进入第一锂传输层，从而让锂离子均匀地嵌入正极材料层。
12、一种裸电芯，包括正极、隔膜和负极，所述正极和所述负极分别设置于所述隔膜两侧，所述正极包括上述任一实施例中所述的正极极片。该裸电芯内包含的正极能够均匀地嵌入锂离子，具备更好的循环性能。
13、一种电芯，所述电芯包含上述实施例的所述的裸电芯。该电芯具有至少一个裸电芯，且其中的裸电芯内包含的正极能够均匀地嵌入锂离子，具备更好的循环性能。
14、一种电池，所述电池包含上述实施例的所述的裸电芯。进一步地，电池包含上述实施例的所述电芯。该电池具有至少一个包含正极极片的裸电芯，或者包含具有至少一个裸电芯的电芯，该电池内包含的正极极片能够均匀地嵌入锂离子，具备更好的循环性能。
15、一种正极极片的制备方法，包括如下步骤：
16、将含有固态电解质的浆料涂覆于集流体，得到第一锂传输层；
17、将正极浆料涂覆于所述第一锂传输层，得到正极材料层，进而得到正极极片。
18、通过上述正极极片的制备方法制备得到的正极极片便于锂离子在正极材料层的内层发生反应，提升了锂离子在正极材料层发生反应的均匀性，进而提升了电池的循环寿命。
19、在其中一个实施例中，将固态电解质颗粒加入溶剂中并涂覆于集流体的表面，并进行烘干和辊压，以得到固态电解质层，该固态电解质层具有较多的固态电解质颗粒，具备良好的传输锂离子的功能，尤其适用于正极材料层较厚的正极极片中，例如正极材料层的厚度为80～100μm，例如溶剂为n-甲基吡咯烷酮。在另一个实施例中，将固态电解质颗粒加入正极浆料中并涂覆于集流体的表面，其中固态电解质颗粒的重量大于所述正极浆料的重量，并进行烘干和辊压，以得到固态电解质层，本实施例的固态电解质层含有一些正极活性粒子，尤其适用于较薄的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种正极极片，其特征在于，包括集流体、正极材料层和第一锂传输层；所述第一锂传输层设置于所述集流体，所述正极材料层涂覆于所述第一锂传输层，其中，所述第一锂传输层的锂离子传输效率大于所述正极材料层的锂离子传输效率。
2.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述第一锂传输层包括γ氧化铝层、氮化硼层和固态电解质层中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的正极极片，其特征在于，所述固态电解质层包括Li2ZrCl6和P(STFSILi)-b-PEO-b-P(STFSILi)中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述正极材料层包括γ氧化铝颗粒、氮化硼颗粒和固态电解质颗粒中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述正极材料层还涂覆有第二锂传输层，所述第二锂传输层与所述第一锂传输层连接。
6.一种裸电芯，其特征在于，包括正极、隔膜和负极，所述正极和所述负极分别设置于所述隔膜两侧，其特征在于，所述正极包括权利要求1至5任一项中所述的正极极片。
7.一种电芯，其特征在于，所述电
8.一种电池，其特征在于，所述电池包含权利要求6所述的裸电芯。
9.一种正极极片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
10.一种正极极片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种正极极片，其特征在于，包括集流体、正极材料层和第一锂传输层；所述第一锂传输层设置于所述集流体，所述正极材料层涂覆于所述第一锂传输层，其中，所述第一锂传输层的锂离子传输效率大于所述正极材料层的锂离子传输效率。
2.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述第一锂传输层包括γ氧化铝层、氮化硼层和固态电解质层中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的正极极片，其特征在于，所述固态电解质层包括li2zrcl6和p(stfsili)-b-peo-b-p(stfsili)中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述正极材料层包括γ氧化铝颗粒、氮化硼颗粒和固态...
【专利技术属性】
技术研发人员：许天军，邓文云，
申请(专利权)人：深圳市首通新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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