锂电池正极片及卷绕式电芯及锂离子电池制造技术

本发明专利技术涉及一种锂电池正极片及卷绕式电芯及锂离子电池，该正极片包括正极集流体和涂布于正极集流体至少一表面上的功能层，所述正极集流体的第一表面上设有正极极耳，与所述第一表面相对的第二表面的功能层包括靠近正极极耳的双层涂布区，所述双层涂布区包括第一正极活性材料层和第二正极活性材料层，所述第一正极活性材料层位于正极集流体表面和第二正极活性材料层之间，所述第一正极活性材料层中的第一正极活性物质中锂的交换电流密度大于第二正极活性材料层中的第二正极活性物质中锂的交换电流密度，能较好的抑制锂电池负极的析锂现象。

【技术实现步骤摘要】
锂电池正极片及卷绕式电芯及锂离子电池
本专利技术涉及锂电池领域，具体涉及一种锂电池正极片及卷绕式电芯及锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池具有工作电压高、能量密度高、循环寿命长和对环境友好等优点，被广泛应用于3C数码产品、电动汽车和军事航天等领域。随着智能数码产品的普及与应用、新能源汽车的广泛应用，对缩短锂离子电池充电时间和提高锂离子电池能量密度的需求变得更加迫切，相应地对锂离子电池的充电速度和电压提出了更高的要求。目前数码产品所用的电池大多采用卷绕结构，而且往往需要同时满足能量密度高、充电速度快的需求。但是电池充放电循环一定次数后，负极片邻近极耳区域容易出现析锂现象，充电电流越大，析锂越严重。而负极析出的锂形成枝晶，很容易刺穿隔膜导致电池短路，造成电池冒烟、起火甚至爆炸，具有很严重的安全隐患，因此必须抑制负极析锂，保证电池的安全性。现有的锂离子电池制造技术，极片全程涂布采用相同配方的浆料，极片长度方向上各区域活性物质种类、含量、涂层厚度保持一致，容易导致负极片邻近极耳区域出现析锂现象。因此，优化锂电池正极片的组成结构，其能较好的抑制负极析锂，从而能适应较大的充电电流，具有更快的充电速度，同时具有较长的使用寿命，是本领域技术人员亟待解决的重要问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种锂电池正极片，能较好的抑制锂电池负极的析锂现象。本专利技术还提供一种包括上述锂电池正极片的卷绕式电芯和包括该卷绕式电芯的锂离子电池，由该电芯组装成得到的锂离子电池能较好的抑制锂电池负极的析锂现象，同时具有较好的循环性能。本专利技术的一方面，提供一种锂电池正极片，包括正极集流体和涂布于正极集流体至少一表面上的功能层，正极集流体的第一表面上设有正极极耳，与第一表面相对的第二表面的功能层包括靠近正极极耳的双层涂布区，该双层涂布区包括第一正极活性材料层和第二正极活性材料层，第一正极活性材料层位于正极集流体表面和第二正极活性材料层之间，第一正极活性材料层中的第一正极活性物质中锂的交换电流密度大于第二正极活性材料层中的第二正极活性物质中锂的交换电流密度。本专利技术通过控制第一正极活性材料层和第二正极活性材料层中的正极活性物质中锂的交换电流密度，改变正极的极片结构，提供一种活性材料涂层连续而动力学性能分段的正极片，以抑制负极片的脱锂性能，使析锂更难发生，解决目前锂离子电池快速充放电循环过程出现的负极片的析锂问题。根据本专利技术的研究，第一正极活性物质中锂的交换电流密度与第二正极活性物质中锂的交换电流密度的比值一般不低于1.1，进一步可以是1.1-100，利于抑制负极片的脱锂性能。在本专利技术的一实施方式中，第一正极活性物质中锂的交换电流密度可以为0.1-2A/m2，第二正极活性物质中锂的交换电流密度可以为0.1-2A/m2。根据本专利技术的研究，第一正极活性物质和第二正极活性物质均可以是包括钴酸锂、镍钴锰三元材料、镍钴铝三元材料和磷酸铁锂中的至少一种，具体实施时，可以通过测试正极活性物质中锂的交换电流密度对其进行筛选，进而选择具有目标锂交换电流密度的正极活性物质。例如，第一正极活性物质和第二正极活性物质均可以是钴酸锂，但是其为具有不同锂交换电流密度的钴酸锂。在本专利技术的一实施方式中，上述锂电池正极片中第一正极活性材料层和第二正极活性材料层的长度一般可以根据邻近负极极耳的容易析锂的区域的长度进行设置，例如，当该正极片用于制备卷绕式电芯时，可以根据拟制备的卷绕式电芯的电芯宽度进行设置，正极片中第一正极活性材料层的长度为L203，第二正极活性材料层的长度为L204，卷芯宽度为W，第一正极活性材料层和第二正极活性材料层的长度与卷芯宽度满足下列条件：0.5W≤L203≤3W，0.5W≤L204≤3W。根据本专利技术的研究，在卷绕式电芯中，负极片在邻近负极极耳的0.5W-3W区域较容易析锂，因此，通过调整相应区域的正极片的极片结构，利于更好的抑制快速充放电过程中锂电池负极的析锂现象。在本专利技术的一优选的实施方式中，第一正极活性材料层的长度和第二正极活性材料层的长度可以相等。在本专利技术的一优选的实施方式中，第一正极活性材料层与靠近正极极耳一侧的集流体端点的距离等于第二正极活性材料层与靠近正极极耳一侧的集流体端点的距离，意即，在制备正极片时，当形成第一正极活性材料层的浆料与形成第二正极活性材料层的浆料均从靠近正极极耳一侧开始涂布时，该两层的涂布起点相同；当形成第一正极活性材料层的浆料与形成第二正极活性材料层的浆料均从远离正极极耳一侧开始涂布时，该两层的涂布终点相同。在本专利技术的一实施方式中，第一正极活性材料层的原料可以包括：70-99wt％第一正极活性物质、0.5-15wt％导电剂与0.5-15wt％粘结剂，第二正极活性材料层的原料可以包括：70-99wt％第二正极活性物质、0.5-15wt％导电剂与0.5-15wt％粘结剂。在本专利技术的一优选的实施方式中，第一正极活性材料层的原料一般可以包括：80-98wt％第一正极活性物质、1-10wt％导电剂与1-10wt％粘结剂，第二负极活性材料层的原料一般可以包括：80-98wt％第二正极活性物质、1-10wt％导电剂与1-10wt％粘结剂。上述锂电池正极片可以通过以下步骤制备得到：在正极集流体与极耳相对的第二表面靠近正极极耳的区域依次涂布第一正极活性材料层浆料和第二正极活性材料层浆料，形成第一正极活性材料层和第二正极活性材料层，该第一正极活性材料层和第二正极活性材料层形成锂电池正极片的功能层。其中，形成第一正极活性材料层的浆料和形成第二正极活性材料层的浆料的固含量可以为40wt％-45wt％。在本专利技术的一实施方式中，上述锂电池正极片的功能层还包括远离正极极耳并与双层涂布区相连的第一正常涂布区，该第一正常涂布区由单层的第三正极活性材料层形成，第一正极活性材料层的单位面积容量与第二正极活性材料层的单位面积容量之和不小于第三正极活性材料层的单位面积容量，利于正极片具有更高的一致性，更好的抑制负极片的析锂现象。可以理解地，在根据本专利技术的研究对上述双层涂布区进行了涂布之后，对与双层涂布区相连的第一正常涂布区采用单层涂布，利于减少正极片的加工工序，节省加工时间。在本专利技术的一实施方式中，第三正极活性材料层的原料可以包括：在本专利技术的一实施方式中，第三正极活性材料层的原料可以包括：70-99wt％第三正极活性物质、0.5-15wt％导电剂与0.5-15wt％粘结剂，优选地，包括80-98wt％第三正极活性物质、1-10wt％导电剂与1-10wt％粘结剂。上述第三正极活性物质中锂的交换电流密度可以与第一正极活性物质和第二正极活性物质相同或不同，本专利技术对此不做特别限制。上述第三正极活性物质可以包括钴酸锂、镍钴锰三元材料、镍钴铝三元材料和磷酸铁锂中的至少一种。上述第一正极活性材料层原料、第二正极活性材料层和第三正极活性材料层原料中导电剂与粘结剂可以相同或不同，导电剂可以包括导电炭黑、乙炔黑、科琴黑、导电石墨、导电碳纤维、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂电池正极片，其特征在于，包括正极集流体和涂布于正极集流体至少一表面上的功能层，所述正极集流体的第一表面上设有正极极耳，与所述第一表面相对的第二表面的功能层包括靠近正极极耳的双层涂布区，所述双层涂布区包括第一正极活性材料层和第二正极活性材料层，所述第一正极活性材料层位于正极集流体表面和第二正极活性材料层之间，所述第一正极活性材料层中的第一正极活性物质中锂的交换电流密度大于第二正极活性材料层中的第二正极活性物质中锂的交换电流密度。/n

【技术特征摘要】
1.一种锂电池正极片，其特征在于，包括正极集流体和涂布于正极集流体至少一表面上的功能层，所述正极集流体的第一表面上设有正极极耳，与所述第一表面相对的第二表面的功能层包括靠近正极极耳的双层涂布区，所述双层涂布区包括第一正极活性材料层和第二正极活性材料层，所述第一正极活性材料层位于正极集流体表面和第二正极活性材料层之间，所述第一正极活性材料层中的第一正极活性物质中锂的交换电流密度大于第二正极活性材料层中的第二正极活性物质中锂的交换电流密度。


2.根据权利要求1所述的锂电池正极片，其特征在于，所述第一正极活性物质中锂的交换电流密度与第二正极活性物质中锂的交换电流密度的比值不低于1.1。


3.根据权利要求1或2所述的锂电池正极片，其特征在于，所述第一正极活性物质中锂的交换电流密度为0.1-2A/m2，所述第二正极活性物质中锂的交换电流密度为0.1-2A/m2。


4.根据权利要求1所述的锂电池正极片，其特征在于，所述第一正极活性材料层的原料包括：第一正极活性物质、导电剂与粘结剂，所述第二正极活性材料层的原料包括：第二正极活性物质、导电剂与粘结剂。


5.根据权利要求1所述的锂电池正极片，其特征在于，所述功能层还包括远离正极极耳并与双层涂布区相连的第一正常涂布区，所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：楚豫寒，王烽，李素丽，李俊义，
申请(专利权)人：珠海冠宇电池股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44