【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池，涉及一种正极片及其制备方法与应用。
技术介绍
1、锂离子二次电池因具有工作电压高、能量密度大(重量轻)、自放电率低、无记忆效应、循环寿命长和无污染等优点，广泛应用日常生活各个领域，小至各种便携式电子设备，大到零排放电动车。作为电池的主要部分之一的电解质，也成为了人们关注的热点。
2、鉴于安全性等方面的多重考虑，在正极表面涂敷固态电解质层或功能性涂层是一种行之有效的做法。但是无论是固态电解质层还是功能性涂层，其较低的离子电导率会增加电池内阻，且固态电解质层自身的成膜性能、和极片等部件之间的界面性能对电池有较大影响；且与固态电池中的直接替代隔膜的固态电解质膜不同，涂敷在电极表面的固态电解质层并不与负极直接接触，且其厚度更薄，因此，对其成膜性能、力学性能等要求更高。
3、基于以上研究，需要提供一种正极片，所述正极片具备优异的安全性能和电化学性能，以及较高的离子电导率，并能够显著提升锂离子电池的长期循环性能。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种正极片及其制备方法与应用，所述正极片中包括功能涂层，功能涂层中通过酸改性聚合物的加入，发挥了提升锂离子电导率和吸附金属离子的双重作用，防止了循环过程中溶出的金属离子沉积在负极上，导致容量衰减的问题，使电池具备优异的安全性能和电化学性能，尤其是具备优异的长循环性能。
2、为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供了一种正极片，所述正极片
4、所述功能涂层包括酸改性的聚烯醇。
5、由于聚烯醇的分子链上含有大量的羟基，对其进行酸改性，接入了大量的活性基团，改性后的聚烯醇对金属离子具有很好的吸附效果，因此本专利技术采用酸对聚烯醇进行改性，进一步提升了聚烯醇主体结构的活性基团数量，这些活性基团提供大量的活性位点，可以通过配位作用、螯合作用、氢键作用或π-π堆积作用等多种方式和镍离子、锰离子和钴离子相互作用，在不影响活性物质锂离子脱嵌的情况下，能够防止正极中的金属离子在循环过程中溶出沉积在负极上，解决了容量衰减的问题。
6、优选地，所述酸包括二元酸和/或多元酸。
7、二元酸和多元酸具有两个或多个活性羧基官能团，可与聚烯醇的羟基发生键合反应，使得聚合物链之间形成牢固、高密、稳定的三维网络结构，构成更紧密的封闭填充体系，且二元酸具有易得、环保、无毒等优点，为绿色改性剂。
8、优选地，所述二元酸包括乙二酸、丙二酸、丁二酸、马来酸、富马酸或丙烯二酸等中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制的组合包括乙二酸和丙二酸的组合，丁二酸和马来酸的组合，或者富马酸和丙烯二酸的组合，优选为马来酸。
9、优选地，所述多元酸包括丙三酸和/或柠檬酸。
10、优选地，所述聚烯醇包括聚乙烯醇(pva)、聚丙烯醇、聚丁烯醇或聚戊烯醇中的任意一种或至少两种的组合。
11、由于聚乙烯醇的分子链极性大、分子间作用力强、主链不含有支链而易结晶、易加工且柔顺性好，本专利技术优选对聚乙烯醇进行改性。
12、优选地，所述功能涂层还包括聚合物固态电解质。
13、此外，本专利技术的功能涂层不仅能够吸附金属离子，且还具备较高的电导率，能够达到3.8*10-4s*cm-1以上，主要原因是改性的聚烯醇可以用作另一种锂离子导电骨架，在微观上可以破坏聚合物固态电解质片段的规则性，降低聚合物固态电解质的结晶度，增加游离锂离子的浓度，最终提高功能涂层的锂离子电导率。
14、本专利技术所述功能涂层是以聚合物固态电解质为基础，由于聚合物固态电解质制备工艺成熟，可实现更安全、绿色、高效的产业化，对电解质盐有高溶解能力和高络合能力，并与电极有良好的相容性，且与酸改性的聚烯醇搭配使用时能够发挥协同作用。
15、优选地，所述酸改性的聚烯醇与聚合物固态电解质的质量比为(4-5):(6-7)，例如可以是4:6、5:6或5:7，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
16、优选地，所述聚烯醇的重均分子量为100000-500000，例如可以是100000、200000、300000、400000或500000，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
17、优选地，所述功能涂层中，酸改性的聚烯醇的含量为24-28wt％，例如可以是24wt％、25wt％、26wt％、27wt％或28wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
18、优选地，所述功能涂层中，聚合物固态电解质的含量为36-42wt％，例如可以是36wt％、37wt％、38wt％、39wt％、40wt％、41wt％或42wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
19、优选地，所述聚合物固态电解质包括聚环氧乙烷(peo)、聚丙烯腈(pan)、聚偏氟乙烯(pvdf)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚环氧丙烷(ppo)或聚偏氯乙烯(pvdc)中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制的组合包括聚环氧乙烷和聚丙烯腈的组合，或者聚偏氟乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯的组合，优选为聚环氧乙烷。
20、进一步优选地，所述聚合物固态电解质为聚环氧乙烷(peo)。
21、进一步优选地，所述酸改性的聚烯醇的分子量小于所述聚合物固态电解质。
22、特别优选地，所述聚合物固态电解质为peo，所述聚烯醇为聚乙烯醇。
23、由于改性的pva的分子量小于peo，因此，改性的pva可以作为锂离子导电骨架，在微观上可以破坏peo片段的规则性，降低peo的结晶性，增加游离锂离子的浓度，最终提高涂层的锂离子电导率。
24、优选地，所述功能涂层还包括锂盐。
25、优选地，所述功能涂层中，锂盐的含量为10-25wt％，例如可以是10wt％、15wt％、20wt％或25wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
26、优选地，所述锂盐包括六氟磷酸锂(lipf6)、高氯酸锂(liclo4)、四氯铝酸锂(lialcl4)、碘化锂(lii)、溴化锂(libr)、硫氰酸锂(liscn)、四氟硼酸锂(libf4)、二氟草酸硼酸锂(libf2(c2o4))、四苯硼酸锂(lib(c6h5)4)、双(草酸)硼酸锂(lib(c2o4)2)、四氟草酸磷酸锂(lipf4(c2o4))、硝酸锂(lino3)、六氟砷酸锂(liasf6)、三氟甲磺酸锂(licf3so3)、双(三氟甲烷磺酰亚胺)锂(litfsi)、双氟磺酰亚胺锂(lin(fso2)2)、氟烷基膦酸锂(lifap)或磷酸锂(li3po4)中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制的组合包括锂盐选自六氟磷酸锂和双(三氟甲烷磺酰亚胺)锂的组合，优选为双(三氟甲烷磺酰亚胺)锂。
【技术保护点】
1.一种正极片，其特征在于，所述正极片包括集流体以及集流体至少一侧的正极活性物质层，所述活性物质层的表面还设置有功能涂层；
2.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，所述酸包括二元酸和/或多元酸；
3.根据权利要求1或2所述的正极片，其特征在于，所述功能涂层还包括聚合物固态电解质；
4.根据权利要求1-3任一项所述的正极片，其特征在于，所述功能涂层还包括锂盐；
5.根据权利要求1-4任一项所述的正极片，其特征在于，所述正极片的正极活性材料包括含锰离子的正极活性材料，优选为含锰离子的三元正极材料；
6.一种如权利要求1-5任一项所述正极片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述混合的温度为100℃以下，时间为12-24h；
8.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括负极片、电解液、隔膜以及如权利要求1-5任一项所述的正极片；
9.根据权利要求8所述的锂离子电池，其特征在于，所述负极片包括负极集流体以及负极集
10.根据权利要求8或9所述的锂离子电池，其特征在于，所述隔膜包括聚乙烯膜、聚丙烯膜或聚偏氟乙烯膜中的任意一种或至少两种的组合；
...【技术特征摘要】
1.一种正极片，其特征在于，所述正极片包括集流体以及集流体至少一侧的正极活性物质层，所述活性物质层的表面还设置有功能涂层；
2.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，所述酸包括二元酸和/或多元酸；
3.根据权利要求1或2所述的正极片，其特征在于，所述功能涂层还包括聚合物固态电解质；
4.根据权利要求1-3任一项所述的正极片，其特征在于，所述功能涂层还包括锂盐；
5.根据权利要求1-4任一项所述的正极片，其特征在于，所述正极片的正极活性材料包括含锰离子的正极活性材料，优选为含锰离子的三元正极材料；
6.一种如权利要求1-5任一项所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈志鹏，陈凯，冯玉川，李峥，
申请(专利权)人：苏州清陶新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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