正极、电化学装置和电子设备制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种正极、电化学装置和电子设备，所述正极包括正极活性材料层，所述正极活性材料层包括正极活性材料和至少两类导电剂，所述正极活性材料包括第一活性材料和第二活性材料，所述第一活性材料与所述第二活性材料的粒径D50之差为3μm至15μm。本发明专利技术的正极具有较高的锂离子传输效率，采用本发明专利技术的正极制备得到的电化学装置在低温(0℃和

【技术实现步骤摘要】
正极、电化学装置和电子设备


[0001]本专利技术属于电池
，涉及一种正极、电化学装置和电子设备。

技术介绍

[0002]随着新能源汽车产销量的快速增长，新能源汽车的市场占用率也实现了快速突破。在冬季特别是高纬度气候严寒地区，锂离子动力电池在低温下的容量和能量保持率均会快速衰减，导致新能源汽车的续航里程大幅缩水。据报道显示，在室外
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7℃、车内保持22℃的情况下，新能源车辆平均续航里程下降39％，一些不具备电池温控系统的车辆会下降60％。为了提高锂离子电池系统在低温下的性能，通常在电池包中导入系统保温隔热层、模组加热片等。
[0003]现有技术中通过电池系统层级的控温技术，可以在一定程度上缓解锂离子电池在低温下的性能劣化。但是，无法解决锂离子电池在低温下界面阻抗变高、锂离子传输速率降低、电池内阻升高等本征问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种正极、电化学装置和电子设备。本专利技术的正极采用特定粒径的颗粒混配型正极活性材料与混配型导电剂，两者搭配使用，协同增效，能够降低活性离子(例如锂离子)的传输阻抗，提高传输效率，减小正极电阻，提高正极压实密度，采用本专利技术的正极制备得到的电化学装置在低温(
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20℃和0℃)下具有较高的容量保持率。
[0005]本专利技术中，“颗粒混配型正极活性材料”指正极活性材料包括至少两种不同尺寸的活性材料，此处对正极活性材料的种类不做限定。
[0006]“混配型导电剂”指导电剂包括至少两种不同种类的导电剂，此处对导电剂的尺寸不做限定。
[0007]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种正极，所述正极包括正极活性材料层，所述正极活性材料层包括正极活性材料和至少两类导电剂，所述正极活性材料包括第一活性材料和第二活性材料，所述第一活性材料与所述第二活性材料的粒径D50之差为3μm至15μm。
[0009]本专利技术中，所述第一活性材料与所述第二活性材料的粒径D50之差为3μm至15μm，例如可以是3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm或15μm等。
[0010]本专利技术中“至少两类导电剂”指导电剂的种类为至少两类，例如导电石墨和石墨烯是两类，碳纤维和导电碳管是两类，石墨烯和氧化石墨烯是一类，单壁碳纳米管和多壁碳纳米管是一类。
[0011]本专利技术的正极采用特定粒径的颗粒混配型正极活性材料与混配型导电剂，正极活性材料包括两种粒径D50之差在3μm至15μm的活性材料，特定的粒径搭配能够有效地降低活性离子(例如锂离子)的传输阻抗，提高传输效率，还能够提高正极的压实密度；混配型导电
剂能够构筑多维度导电网络，减小正极电阻，特定粒径的颗粒混配型正极活性材料与混配型导电剂搭配使用，协同增效，能够增加活性物质和导电剂网络的接触位点，进一步降低锂离子的传输阻抗，提高传输效率，减小正极电阻，提高正极压实密度，采用本专利技术的正极制备得到的电化学装置在低温(
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20℃至0℃)下均具有较高的容量保持率。
[0012]本专利技术中，对正极活性材料的种类不作具体限定，包括但不限于三元正极材料、磷酸铁锂、铁酸锂或锰酸锂中的任意一种或至少两种的组合，例如可以是三元正极材料和磷酸铁锂的组合，铁酸锂和锰酸锂的组合，磷酸铁锂和锰酸锂的组合，或三元正极材料、磷酸铁锂和铁酸锂的组合等。
[0013]优选地，所述第一活性材料的粒径D50为8μm至15μm，例如可以是8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm或15μm等。
[0014]优选地，所述第二活性材料的粒径D50为0.5μm至5μm，例如可以是0.5μm、1μm、1.5μm、2μm、2.5μm、3μm、3.5μm、4μm、4.5μm、5μm等。
[0015]优选地，所述第一活性材料和所述第二活性材料的质量比为(0.5:9.5)至(9.5:0.5)，例如可以是9.5:0.5、9:1、8:2、7:3、6:4、5:5、4:6、3:7、2:8、1:9或0.5:9.5等，在此范围内，两种材料能够形成有效填充，提高极片的压实密度，缩短锂离子的扩散路径。
[0016]本专利技术选取合适粒径D50范围的正极活性材料搭配使用，能够降低锂离子的传输阻抗，提高传输效率，同时能够更好地发挥与混配型导电剂的协同效果，进一步提升正极的低温性能。
[0017]优选地，所述第一活性材料的一次颗粒的平均粒径为0.1μm至1μm，例如可以是0.1μm、0.3μm、0.5μm、0.7μm、0.9μm或1μm等。
[0018]优选地，所述第二活性材料的一次颗粒的平均粒径为0.05μm至2μm，例如可以是0.05μm、0.25μm、0.45μm、0.65μm、0.85μm、1.05μm、1.25μm、1.45μm、1.65μm、1.85μm或2μm等。
[0019]本专利技术中对正极活性材料的一次颗粒的平均粒径进行优选，能够在晶体结构层级提高锂离子的传输能力，降低迁移阻抗，提升在低温下的锂离子迁移速率，改善低温性能。
[0020]作为本专利技术所述正极的优选技术方案，所述至少两类导电剂包括导电炭黑、导电石墨、多壁碳纳米管、单壁碳纳米管、石墨烯或碳纤维中的至少两种的组合，例如可以是导电炭黑和导电石墨的组合，导电石墨和多壁碳纳米管的组合，石墨烯和碳纤维的组合，导电炭黑、导电石墨和多壁碳纳米管的组合，或导电石墨、多壁碳纳米管、石墨烯和碳纤维的组合等。
[0021]优选地，所述至少两类导电剂包括第一导电剂和第二导电剂，所述第一导电剂为导电炭黑，所述第二导电剂为单壁碳纳米管和/或多壁碳纳米管，小颗粒的导电炭黑与单壁碳纳米管和/或多壁碳纳米管搭配使用，能够使特定粒径的正极活性材料位于导电剂的网络结构中，颗粒状的炭黑的点
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点接触，长管状的碳纳米管的点
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线接触，二者可形成三维复合导电网络。
[0022]优选地，所述第一导电剂和所述第二导电剂的质量比为(1至4):1，例如可以是1:1、1.5:1、2:1、2.5:1、3:1、3.5:1或4:1等，采用此搭配比例，能够有效的分散在活性材料颗粒形成的缝隙空间中，同时点
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点加点
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线的接触位点构筑导电网络，降低电子电阻。
[0023]优选地，所述至少两类导电剂的含量为0.5wt％至6wt％，例如可以是0.5wt％、1wt％、1.5wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、3.5wt％、4wt％、4.5wt％、5wt％、5.5wt％或6wt％
等。
[0024]优选地，所述至少两类导电剂的含量为1.5wt％至3wt％，例如可以是1.5wt％、1.8wt％、2wt％、2.2wt％、2.4wt％、2.6wt％、2.8wt％或3wt％等。
[0025]本专利技术优选采用特定含本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正极，其特征在于，所述正极包括正极活性材料层，所述正极活性材料层包括正极活性材料和至少两类导电剂，所述正极活性材料包括第一活性材料和第二活性材料，所述第一活性材料与所述第二活性材料的粒径D50之差为3μm至15μm。2.根据权利要求1所述的正极，其特征在于，所述正极满足以下条件(a)至(c)中的至少一个：(a)所述第一活性材料的粒径D50为8μm至15μm；(b)所述第二活性材料的粒径D50为0.5μm至5μm；(c)所述第一活性材料和所述第二活性材料的质量比为(0.5:9.5)至(9.5：0.5)。3.根据权利要求1所述的正极，其特征在于，所述第一活性材料和所述第二活性材料满足以下条件(d)至(e)中的至少一个：(d)所述第一活性材料的一次颗粒的平均粒径为0.1μm至1μm；(e)所述第二活性材料的一次颗粒的平均粒径为0.05μm至2μm。4.根据权利要求1所述的正极，其特征在于，所述至少两类导电剂包括导电炭黑、导电石墨、多壁碳纳米管、单壁碳纳米管、石墨烯或碳纤维中的至少两种的组合。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：李扬，赵彦彪，张宇，尹雪，
申请(专利权)人：远景睿泰动力技术上海有限公司，
类型：发明
国别省市：