一种含隔膜的干法正极、其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种含隔膜的干法正极、其制备方法和应用。所述干法正极包括集流体，沿远离所述集流体表面的方向，在集流体的至少一侧表面依次设置干法三元膜、干法磷酸铁锂膜和隔膜。本发明专利技术提供的含隔膜的干法正极中，干法三元膜和干法磷酸铁锂膜的协同配合可以使该正极兼顾高的能量密度和高安全性能。同时，由于隔膜和正极一体存在，在电芯遇到外力撞击、针刺等过程中，极片之间不会发生移动错位等问题，而且在针刺过程中，干法正极也会限制隔膜在高温情况下的收缩，从而避免了正负极接触短路，从而提高了安全性。从而提高了安全性。从而提高了安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种含隔膜的干法正极、其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及电池
，涉及一种含隔膜的干法正极、其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着新能源汽车的快速发展，对车用储能器件能量密度及安全性能的要求不断提升。具有比能量高、比功率高、循环性好、无环境污染等优点的锂离子电池被认为是最佳选择。预计到2025年，动力电池能量密度将达到500Wh/kg以上。而随着动力电池能量密度的不断提升，其安全性能也面临更加严峻的考验。此外近年来电子产品大量普及，作为其电源的锂电池，因具有质量轻、体积小、工作电压高、能量密度高、输出功率大、充电效率高和无记忆效应等优点，越来越受到重视。从而不可避免的对锂电池的安全性和性能的要求也有越来越高。
[0003]近年来，业内也不断涌现出寻求高负载量、无溶剂介入的新型干法复合电极加工技术。该技术一旦导入量产成功，具有以下优势：1、能在现有体系电池基础上再提升能量密度；2、可精简掉匀浆和极片烘烤2道工序，减少电极车间厂房占地面积以及降低设备直接投资；3、降低设备及厂建投资成本，环境管控运营成本；4、干法电极制备无需NMP溶剂，节省原材料成本且有利于环境安全；5、干法极片可制作厚电极，柔韧性好，安全性高，且有希望用于预锂和固态电池技术开发领域。
[0004]无论是湿法涂布工艺，还是干法电极工艺，目前在电芯制备过程中主要采用叠片，卷绕等工艺，与叠片工艺相比，卷绕工艺中存在内阻偏高，高倍率放电容量偏少，放电平台低，不易做太厚电芯且厚底不易控制，电池形状单一，容易变形等劣势，现在越来越多的电池厂家开始选择叠片工艺，但是在叠片工艺相对卷绕工艺，操作复杂，良品率低，极片与隔膜之间对齐度不易控制，且容易出现错位等问题，从而引起正负极错位或直接接触短路造成安全问题。
[0005]CN214898757U公开了一种高安全性的叠片式锂离子电池，通过在隔膜的表面间隔设置粘结层，能够将隔膜的端部与极片的端部紧密粘结，进一步防止隔膜、正极片和负极片发生错位，避免由于正负极片接触短路而导致的电池起火或爆炸，进而提高了叠片式锂离子电池的安全性能。但是，该专利采用先制备极片，再将极片与隔膜进行端部粘接，不仅增加了工艺步骤，同时，只有端部贴合很难保证极片和隔膜之间贴合的紧密性，很有可能造成隔膜起皱等问题。
[0006]现在功率型锂离子动力电池正极材料主要技术路线为三元(镍钴锰酸锂)和磷酸铁锂两种，相同体积电池，正极使用三元材料比使用磷酸铁锂材料的放电比容量高20％左右，比能量高38％左右。由于三元材料的质量比容量、压实密度均高于磷酸铁锂材料，因此目前使用三元材料的偏多。虽然三元材料在电池比能量、比功率、大倍率充电、低温性能等方面有优势，但是，其安全性能有待进一步提升。
[0007]综上，提供一种电池使其兼顾高安全性能和高的电化学性能，对于电池的应用和发展具有重要意义。

技术实现思路

[0008]针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种含隔膜的干法正极、其制备方法和应用。
[0009]为达上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供一种含隔膜的干法正极，所述干法正极包括集流体，沿远离所述集流体表面的方向，在集流体的至少一侧表面依次设置干法三元膜、干法磷酸铁锂膜和隔膜。
[0011]本专利技术提供了一种含隔膜的干法正极，其中，干法三元膜和干法磷酸铁锂膜的协同配合可以使该正极兼顾高的能量密度和高安全性能。同时，由于隔膜和正极一体存在，在电芯遇到外力撞击、针刺等过程中，极片之间不会发生移动错位等问题，而且在针刺过程中，干法正极也会限制隔膜在高温情况下的收缩，从而避免了正负极接触短路，从而提高了安全性。
[0012]以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为对本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。
[0013]优选地，所述集流体的两侧表面均依次设置干法三元膜、干法磷酸铁锂膜和隔膜。
[0014]优选地，所述干法三元膜通过将三元正极材料、可纤维化粘结剂和导电剂混合后辊压获得。
[0015]优选地，以质量百分比计，所述干法三元膜包括三元正极活性材料80％
‑
99.8％(例如80％、82％、84％、85％、88％、90％、92％、94％、95％、96％、98％或99％等)、导电剂0.5％
‑
10％(例如0.5％、1％、2％、2.5％、3％、4％、5％、5.5％、6％、8％、9％或10％等)和可纤维化粘结剂0.1％
‑
10％(例如0.1％、0.5％、1％、2％、2.5％、3％、4％、5％、5.5％、6％、8％、9％或10％等)。需要说明的是，上述质量百分比以干法三元膜的总质量为100％计。
[0016]优选地，所述干法磷酸铁锂膜通过将磷酸铁锂、可纤维化粘结剂和导电剂混合后辊压获得。
[0017]优选地，以质量百分比计，所述干法磷酸铁锂膜包括磷酸铁锂80％
‑
99.8％(例如80％、82％、84％、85％、88％、90％、92％、94％、95％、96％、98％或99％等)、导电剂0.1％
‑
10％(例如0.1％、0.5％、1％、2％、2.5％、3％、4％、5％、5.5％、6％、8％、9％或10％等)和可纤维化粘结剂0.1％
‑
10％(例如0.1％、0.5％、1％、2％、2.5％、3％、4％、5％、5.5％、6％、8％、9％或10％等)。需要说明的是，上述质量百分比以干法磷酸铁锂膜的总质量为100％计。
[0018]优选地，所述含隔膜的干法正极的压实密度在2.9g/cm3‑
3.66g/cm3，例如2.9g/cm3、3.0g/cm3、3.1g/cm3、3.2g/cm3、3.3g/cm3、3.4g/cm3、3.5g/cm3或3.6g/cm3等，优选3.0g/cm3‑
3.5g/cm3。
[0019]本专利技术对三元正极材料和磷酸铁锂的种类不作具体限定，示例性地，所述三元正极活性材料的化学式包括：Li
1+x
Ni
y
Co
z
Mn
t
A
s
O2‑
x
，其中，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，0≤t≤1，0≤s≤1，0≤δ≤0.2；A包括Na、K、Mg、Ca、Sr、Ba、Al、Ga、In、Si、Ge、Sn、Pb、Sc、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Er、Tm、Yb、Lu、W、Pt和Au中的至少一种；
[0020]优选地，所述三元正极活性材料包括LiCoO2、LiNiO2、LiNi
0.5
Mn
0.5
O2、Li(NiCoMn)
1/
3
O2、Li
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含隔膜的干法正极，其特征在于，所述干法正极包括集流体，沿远离所述集流体表面的方向，在集流体的至少一侧表面依次设置干法三元膜、干法磷酸铁锂膜和隔膜。2.根据权利要求1所述的含隔膜的干法正极，其特征在于，所述集流体的两侧表面均依次设置干法三元膜、干法磷酸铁锂膜和隔膜。3.根据权利要求1或2所述的含隔膜的干法正极，其特征在于，所述干法三元膜通过将三元正极材料、可纤维化粘结剂和导电剂混合后辊压获得；优选地，以质量百分比计，所述干法三元膜包括三元正极活性材料80％
‑
99.8％、导电剂0.5％
‑
10％和可纤维化粘结剂0.1％
‑
10％；优选地，所述干法磷酸铁锂膜通过将磷酸铁锂、可纤维化粘结剂和导电剂混合后辊压获得；优选地，以质量百分比计，所述干法磷酸铁锂膜包括磷酸铁锂80％
‑
99.8％、导电剂0.1％
‑
10％和可纤维化粘结剂0.1％
‑
10％；优选地，所述含隔膜的干法正极的压实密度在2.9g/cm3‑
3.66g/cm3，优选3.0g/cm3‑
3.5g/cm3。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的含隔膜的干法正极，其特征在于，所述干法三元膜的厚度为20μm
‑
300μm；优选地，所述干法磷酸铁锂膜的厚度为所述干法三元膜的厚度为0.1％
‑
20％，优选为2％
‑
10％。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的含隔膜的干法正极，其特征在于，所述集流体为涂炭金属箔，所述涂炭金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦士林，蔡挺威，肖强，张耀法，张超，马忠龙，
申请(专利权)人：蜂巢能源科技无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：