一种锂离子电池的电极及锂离子电池制造技术

本公开涉及一种锂离子电池的电极及锂离子电池，所述电极包括集流体和层叠于所述集流体表面的活性物质层，所述活性物质层中含有电极活性物质和第一锂盐，所述第一锂盐占所述活性物质层的含量不超过10重量％，所述活性物质层具有所述第一锂盐的浓度沿远离所述集流体的方向减小的浓度梯度。本公开在电极集流体上设置活性材料层，并且该活性材料层中第一锂盐浓度沿远离集流体的方向梯度减小，含有该电极的锂离子电池、尤其是锂离子动力电池能够在使用过程中及时补充损耗的锂盐，保持电解液中锂离子电导率的恒定，从而降低锂离子电池在整个电池寿命周期内的功率衰减。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池的电极及锂离子电池
本公开涉及锂离子电池
，具体地，涉及一种锂离子电池的电极及锂离子电池。
技术介绍
锂离子动力电池是20世纪开发成功的新型高能电池。该电池的负极通常为石墨，正极通常为磷酸铁锂、钴酸锂和钛酸锂。锂离子动力电池具有能量高、电池高压高、工作温度范围宽、贮存寿命长的优点，已广泛应用于军事和民用小型电器中。对于锂离子动力电池来说，需要具有良好的功率保持能力。动力电池功率保持直接影响电动车在整个寿命周期的加速性能、充电能力，因此对动力电池的功率保持性能要求越来越高。功率要求不仅仅在于寿命初期，对于电动车的整个寿命周期都至关重要，需保证电动车在整个寿命周期内均具有良好的加速性能和充电能力，不能相对于初期存在过大的衰减问题。现有技术中，提高锂离子动力电池功率保持性能的方法包含以下三种：阴极方面：颗粒尺寸降低或者表面包覆；阳极方面：颗粒尺寸降低或者表面官能团修饰；电解液方面：添加成膜稳定剂或者增加锂盐浓度。其缺点如下：阴极方面：颗粒尺寸降低或表面包覆，将恶化颗粒本身比容量发挥，同时表面包覆或尺寸降低将降低压实密度，进一步恶化电芯能量密度，另一方面，尺寸降低将带来比表面积的增加，其将恶化电芯长期存储性能；阳极方面：颗粒尺寸降低或表面官能团修饰，将恶化颗粒本身比容量发挥，同时表面包覆或尺寸降低将降低压实密度，表面官能团修饰将降低材料首次效率，增加了活性锂的消耗，进一步恶化电芯能量密度，另一方面，尺寸降低将带来比表面积的增加，其将恶化电芯长期存储性能；电解液方面：添加成膜稳定剂，稳定了电极表面结构，一定程度却增加了表面固相电解质膜的厚度，增加了膜阻抗，恶化了初始功率性能；增加锂盐浓度，保证了整个寿命过程中的电解液电导率，但初始电解液粘度增加，导致初始功率性能恶化，尤其是低温性能。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺陷，提高锂离子电池的功率保持能力，本公开提供了一种锂离子电池的电极及锂离子电池，该锂离子电池能够在保证其能量密度的同时，降低锂离子电池在整个电池寿命周期内的功率衰减。为了实现上述目的，本公开第一方面提供一种锂离子电池的电极，所述电极包括集流体和层叠于所述集流体表面的活性物质层，所述活性物质层中含有电极活性物质和第一锂盐，所述第一锂盐占所述活性物质层的含量不超过10重量％，所述活性物质层具有所述第一锂盐的浓度沿远离所述集流体的方向减小的浓度梯度。可选地，所述活性物质层包括层叠的多个活性物质子层，沿远离所述集流体的方向，所述活性物质子层中所述第一锂盐的浓度递减；其中，最远离所述集流体的所述活性物质子层中，所述第一锂盐的含量为0-2重量％。可选地，所述多个活性物质子层的个数为2-6个。可选地，所述多个活性物质子层的个数为2个；最靠近所述集流体的所述活性物质子层中，所述第一锂盐的含量为1-5重量％，最远离所述集流体的所述活性物质子层中，所述第一锂盐的含量为0-2重量％；优选地，最靠近所述集流体的所述活性物质子层中，所述第一锂盐的含量为2-4重量％，最远离所述集流体的所述活性物质子层中，所述第一锂盐的含量为0-1重量％。可选地，所述活性物质层的厚度为30-300μm；以所述活性物质层的厚度为基准，所述单个活性物质子层的厚度占5～95％。可选地，所述第一锂盐包括LiPF6、LiClO4、LiBO2、LiAsF6和LiBF4中的一种或几种；所述集流体选自铝箔和/或铜箔；所述电极为阳极，所述活性物质层中含有阳极活性物质，所述阳极活性物质包括天然石墨、人造石墨、软碳、硬碳和硅合金中的一种或几种；或者，所述电极为阴极，所述活性物质层中含有阴极活性物质，所述阴极活性物质包括LiNixCoyMnz、LiFeaAlbPcO4中的一种或几种，其中0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，且x+y+z＝1；0≤a≤1，0≤b≤0.8，0≤c≤2，且a+b+c＝2。本公开第二方面提供一种锂离子动力电池，该锂离子动力电池包括本公开第一方面所述的电极。可选地，所述锂离子电池的阳极和/或阴极为权利要求1～6中任意一项所述的电极，所述锂离子电池还包括隔膜和电解液。可选地，所述隔膜为聚乙烯隔膜、聚丙烯隔膜和无纺布隔膜中的一种或几种；所述电解液含有第二溶剂和第二锂盐；所述第二溶剂包括环状酯和/或线状酯；优选地，所述第二溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯中的一种或几种；所述第二锂盐为LiPF6、LiClO4、LiBO2、LiAsF6和LiBF4中的一种或几种。可选地，所述锂离子电池为锂离子动力电池。本公开的电极包括电极集流体及其表面上设置的活性材料层，该活性材料层包含锂盐，且锂盐浓度沿远离集流体的方向梯度减小，在使用过程中该电极能够及时且持续地补充电解液中的锂盐损耗，保持电解液中锂离子电导率稳定，含有该电极的锂离子电池、尤其是锂离子动力电池在整个电池寿命周期内的功率衰减能够明显降低。本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。具体实施方式以下对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。本公开第一方面提供一种锂离子电池的电极，电极包括集流体和层叠于集流体表面的活性物质层，活性物质层中含有电极活性物质和第一锂盐，第一锂盐占活性物质层的含量不超过10重量％，活性物质层具有第一锂盐的浓度沿远离集流体的方向减小的浓度梯度。本公开的电极包括电极集流体及其表面上设置的活性材料层，该活性材料层包含锂盐，且锂盐浓度沿远离集流体的方向梯度减小，在使用过程中该电极能够及时且持续地补充电解液中的锂盐损耗，保持电解液中锂离子电导率稳定，含有该电极的锂离子电池、尤其是锂离子动力电池在整个电池寿命周期内的功率衰减能够明显降低。根据本公开，活性物质层具有第一锂盐的浓度沿远离集流体的方向减小的浓度梯度是指：活性物质层中，随着与集流体表面的距离的增加，第一锂盐的浓度增加或不变。例如，活性物质层中，第一锂盐的浓度可以沿远离集流体的方向连续减小或者阶梯式减小。一种具体实施方式中，活性物质层可以包括沿厚度方向层叠的多个活性物质子层，沿远离集流体的方向，每个活性物质子层中的第一锂盐浓度递减，其中每个活性物质子层中的第一锂盐浓度是指活性物质子层中第一锂盐的平均浓度。一种实施方式中，多个活性物质子层的个数为2-6个，优选地可以为2-4个。根据本公开，第一锂盐占活性物质层的含量可以不超过10重量％，例如0.01-10重量％、0.1-10重量％、0.2-9.8重量％或0.5-9.5重量％，以便在保持电极的整体容量和能量密度的情况下，在长期循环充放电过程向电解液中持续且平稳地补充锂盐。进一步的一种实施方式中，以活性物质层的总重量为基准，第一锂盐的含量不超过8重量％，例如0.1-8重量％、0.2-8重量％、0.5-7.8重量％或1-7.5重量％。为了进一步平稳地向电解液中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池的电极，其特征在于，所述电极包括集流体和层叠于所述集流体表面的活性物质层，所述活性物质层中含有电极活性物质和第一锂盐，所述第一锂盐占所述活性物质层的含量不超过10重量％，所述活性物质层具有所述第一锂盐的浓度沿远离所述集流体的方向减小的浓度梯度。/n

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池的电极，其特征在于，所述电极包括集流体和层叠于所述集流体表面的活性物质层，所述活性物质层中含有电极活性物质和第一锂盐，所述第一锂盐占所述活性物质层的含量不超过10重量％，所述活性物质层具有所述第一锂盐的浓度沿远离所述集流体的方向减小的浓度梯度。


2.根据权利要求1所述的电极，其中，所述活性物质层包括层叠的多个活性物质子层，沿远离所述集流体的方向，所述活性物质子层中所述第一锂盐的浓度递减；其中，最远离所述集流体的所述活性物质子层中，所述第一锂盐的含量为0-2重量％。


3.根据权利要求2所述的电极，其中，所述多个活性物质子层的个数为2-6个。


4.根据权利要求3所述的电极，其中，所述多个活性物质子层的个数为2个；最靠近所述集流体的所述活性物质子层中，所述第一锂盐的含量为1-5重量％，最远离所述集流体的所述活性物质子层中，所述第一锂盐的含量为0-2重量％；
优选地，最靠近所述集流体的所述活性物质子层中，所述第一锂盐的含量为2-4重量％，最远离所述集流体的所述活性物质子层中，所述第一锂盐的含量为0-1重量％。


5.根据权利要求2～4中任意一项所述的电极，其中，所述活性物质层的厚度为30-300μm；以所述活性物质层的厚度为基准，所述活性物质子层的厚度占5-95％。


6.根据权利要求1所述的电极，其中，所述第一锂盐包括LiP...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏树发，其他发明人请求不公开姓名，
申请(专利权)人：蜂巢能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32