一种正极片和电池制造技术

本发明专利技术提供了一种正极片和电池，所述正极片包括正极集流体、第一活性物质层和第二活性物质层，所述第一活性物质层设置于所述正极集流体和所述第二活性物质层之间，所述第一活性物质层的第一活性物质包括质量容量大于150mAh/g的不可逆无机富锂化合物和陶瓷材料。本发明专利技术提供的正极片，有利于提升电芯的首效和能量密度，且预锂化反应后产生的非活性固体产物为陶瓷材料，其稳定好、绝缘性好、机械性能好，在针刺时可以保护正极集流体不与或较少地与负极活性材料接触，以减少内短路电流，进而提高针刺通过率，提高电芯的安全性能。提高电芯的安全性能。提高电芯的安全性能。

【技术实现步骤摘要】
一种正极片和电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，具体而言，涉及一种正极片和电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池由于具有能量密度高、循环寿命长、无记忆效应和环境友好等优点，被大量应用在便携式电子产品、储能设备和新能源汽车上。随着手机5G时代的来临和高续航里程新能源汽车的发展，对锂离子电池的能量密度需求也越来越高。但是锂离子电池的能量密度越高其安全性就越差，动力电池因为安全性问题已引起多起电动汽车及混合动力汽车的自燃、爆炸事故，因而严重制约了锂离子电池在新能源领域的进一步发展。
[0003]为改善上述技术缺陷，通常通过过充、炉温、针刺、外短路和挤压等测试手段来验证电池电芯的安全性能，其中，针刺是模拟电芯在发生内短路时的安全性，同时也是公认最难通过的一项安全测试。然而，现有的三元系列锂离子电池，多采用三元掺混锰酸锂或高容量钴酸锂等材料添加PVDF、导电剂、NMP溶剂后，经由充分搅拌混合后，涂敷在正极集流体上，制成电池的正极，并由该正极片经过叠片或卷绕工艺制成电池，但该类电池在满电条件下进行针刺测试经常发生起火爆炸的情况，很难通过针刺测试。
[0004]三元掺混锰酸锂或高容量钴酸锂等材料的电芯在正极集流体上底涂磷酸铁锂涂层，可以改善电芯的针刺性能。但是由于磷酸铁锂材料质量容量偏低，且对温度敏感，循环过程中DCIR偏大，对电芯的能量密度和循环性能产生较大的负面影响。因此，急需开发一种可以改善电芯针刺性能且不影响其能量密度和循环性能的电池。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在解决现有技术中电池的安全性和电化学性能无法兼顾的问题。
[0006]为解决上述问题，本专利技术第一方面提供一种正极片，包括正极集流体、第一活性物质层和第二活性物质层，所述第一活性物质层设置于所述正极集流体和所述第二活性物质层之间，所述第一活性物质层的第一活性物质包括质量容量大于150mAh/g的不可逆无机富锂化合物和陶瓷材料。
[0007]进一步地，所述第一活性物质包括Li5FeO4、Li2HBN、LiAlO2、Li3AsO4、Li3BO3、Li2CO3、Li2GeO3、Li3PO4、Li2SO4、Li2SeO4、Li2SiO3和Li2TeO3中的至少一种。
[0008]进一步地，所述第一活性物质层的所述第一活性物质的质量百分比为40％至99％。
[0009]进一步地，所述第一活性物质层的所述第一活性物质的中值粒径D
50
为500nm至10μm。
[0010]进一步地，所述第一活性物质层的厚度小于所述第二活性物质层的厚度，和/或，所述第一活性物质层的厚度为1μm至20μm。
[0011]进一步地，所述第一活性物质层和所述第二活性物质层均设置在所述正极集流体的双侧表面。
[0012]进一步地，所述第一活性物质层的压实密度为2mg/cm3至4mg/cm3。
[0013]进一步地，所述第一活性物质层还包括导电剂。
[0014]进一步地，所述第二活性物质层包括第二活性物质，所述第二活性物质包括镍钴锰三元材料、LiFePO4、LiCoO2、LiMn2O4和富锂锰基材料中的至少一种；和/或，所述第二活性物质层还包括导电剂和/或粘结剂。
[0015]本专利技术第二方面提供一种电池，包括电芯，所述电芯包括正极片、负极片以及设置在所述正极片和所述负极片之间的隔膜，所述正极片、所述负极片和所述隔膜叠置或卷绕形成所述电芯，所述正极片为第一方面任一项所述的正极片。
[0016]本专利技术所述的正极片，包括第一活性物质层和第二活性物质层，第一活性物质层靠近正极集流体设置，且第一活性物质层中的第一活性物质包括质量容量大于150mAh/g的不可逆无机富锂化合物，化成后不可逆无机富锂化合物中的锂离子进入负极，弥补首次充放电损失的活性锂，有利于提升电芯的首效和能量密度，而预锂化反应后产生的非活性固体产物为陶瓷材料，其稳定好、绝缘性好、机械性能好，在针刺时可以保护正极集流体不与或较少地与负极活性材料接触，以减少内短路电流，进而提高针刺通过率，提高电芯的安全性能；与现有技术在正极集流体上底涂磷酸铁锂涂层相比，该正极片能够弥补磷酸铁锂质量容量较低的劣势(140mAh/g)，在提升电芯安全性能的同时，还能提高电芯的首效和能量密度，此外，陶瓷材料的稳定性好，也能改善磷酸铁锂增大DCIR的弊端，有利于提升电芯的电化学性能和循环性能。
附图说明
[0017]图1为本专利技术实施例提供的正极片的结构示意图；
[0018]图2为本专利技术实施例1提供的制备正极片的工艺流程图。
[0019]附图标记说明：
[0020]1‑
正极集流体；2
‑
第一活性物质层；3
‑
第二活性物质层。
具体实施方式
[0021]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。
[0022]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0023]另外，术语“包含”、“包括”、“含有”、“具有”的含义是非限制性的，即可加入不影响结果的其它步骤和其它成分。如无特殊说明的，材料、设备、试剂均为市售。
[0024]此外，本专利技术虽然对制备中的各步骤进行了如S1、S2、S3等形式的描述，但此描述方式仅为了便于理解，如S1、S2、S3等形式并不表示对各步骤先后顺序的限定。
[0025]为解决上述技术问题，本专利技术的实施例提供了一种正极片和电池，旨在解决以上问题。
[0026]图1为本专利技术实施例中正极片的结构示意图。结合图1所示，本申请实施例第一方面提供了一种正极片，包括正极集流体1、第一活性物质层2和第二活性物质层3，第一活性物质层2设置于正极集流体1和第二活性物质层3之间，第一活性物质层2设置在正极集流体
1的至少一侧表面上；第一活性物质层2的第一活性物质包括质量容量大于150mAh/g的不可逆无机富锂化合物和陶瓷材料，其中，陶瓷材料可由不可逆无机富锂化合物在预锂化后形成。
[0027]本申请的实施例中提供的正极片，包括第一活性物质层和第二活性物质层，第一活性物质层靠近正极集流体设置，且第一活性物质层中的第一活性物质包括质量容量大于150mAh/g的不可逆无机富锂化合物，化成后不可逆无机富锂化合物中的锂离子进入负极，弥补首次充放电损失的活性锂，有利于提升电芯的首效和能量密度，而预锂化反应后产生的非活性固体产物为陶瓷材料，其稳定好、绝缘性好、机械性能好，在针刺时可以保护正极集流体不与或较少地与负极活性材料接触，以减少内短路电流，进而提高针刺通过率，提高电芯的安全性能；与现有技术在正极集流体上底涂磷酸铁锂涂层相比，该正极片能够弥补磷酸铁锂质量容量较低的劣势(140mAh/g)，在提升电芯安全性能的同时，还能提高电芯的首效和能量密度，此外，陶瓷材料的稳定性好，也能改善磷酸铁锂增大DCIR的弊端，有利于提升电芯的电化学本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正极片，其特征在于，包括正极集流体、第一活性物质层和第二活性物质层，所述第一活性物质层设置于所述正极集流体和所述第二活性物质层之间，所述第一活性物质层的第一活性物质包括质量容量大于150mAh/g的不可逆无机富锂化合物和陶瓷材料。2.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，所述第一活性物质包括Li5FeO4、Li2HBN、LiAlO2、Li3AsO4、Li3BO3、Li2CO3、Li2GeO3、Li3PO4、Li2SO4、Li2SeO4、Li2SiO3和Li2TeO3中的至少一种。3.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，所述第一活性物质层的所述第一活性物质的质量百分比为40％至99％。4.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，所述第一活性物质层的所述第一活性物质的中值粒径D
50
为500nm至10μm。5.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，所述第一活性物质层的厚度小于所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：田义军，靳玲玲，王美丽，路永斌，来承鹏，罗鹏，
申请(专利权)人：珠海冠宇动力电池有限公司，
类型：发明
国别省市：