正极极片及其制备方法、电池和用电装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及电池技术领域，特别涉及一种正极极片及其制备方法、电池和用电装置。本申请的正极极片包括集流体和层叠设于集流体同一侧的正极涂层与补阳离子层，正极涂层包括活性材料层与界面共混层，界面共混层位于活性材料层与补阳离子层之间，界面共混层包括互混的活性材料层的材料与补阳离子层的材料。在化成或循环过程中补阳离子层可以补充损失的阳离子，从而提高电池的循环性能。从而提高电池的循环性能。从而提高电池的循环性能。

【技术实现步骤摘要】
正极极片及其制备方法、电池和用电装置


[0001]本专利技术涉及电池
，特别涉及一种正极极片及其制备方法、电池和用电装置。

技术介绍

[0002]二次电池因其具有能量密度大，输出电压高，安全性好，以及无污染、无记忆效应等优点，已被广泛应用于各类消费类电子产品和电动车辆中。
[0003]随着二次电池的应用范围越来越广泛，客户对二次电池的使用需求也日益增多。如何使二次电池具有较好的电化学性能，仍是当前二次电池开发的难点。
[0004]由于在首次充放电化成过程中负极表面固体电解质膜(SEI膜)的形成等一些不可逆反应，正极材料会出现离子损失的现象，这会导致离子电池能量密度的降低。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的是提供一种正极极片，旨在改善二次电池的性能。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提出的一种正极极片，所述正极极片包括集流体和层叠设于所述集流体同一侧的正极涂层与补阳离子层，所述正极涂层包括活性材料层与界面共混层，所述界面共混层位于所述活性材料层与所述补阳离子层之间，所述界面共混层包括互混的所述活性材料层的材料与所述补阳离子层的材料。
[0007]本申请将补阳离子层和正极涂层位于集流体，在化成或循环过程中补阳离子层可以补充损失的阳离子，从而提高电池的循环性能。且正极涂层包括活性材料层与界面共混层，界面共混层位于活性材料层与补阳离子层之间，该界面共混层可以提高正极涂层与补阳离子层之间的粘结性，同时，该界面共混层还可以降低正极涂层中粘结剂上浮的风险，降低正极涂层开裂的问题，改善正极涂层与集流体之间的粘结性，降低电池极化的风险，减轻电池循环性能下降的问题。
[0008]例如，一实施例中，可以采用将正极涂层与补阳离子层用以通过双层涂布工艺同步涂覆于集流体的同一侧，使得在正极涂层朝向补阳离子层的一侧形成界面共混层，也即，正极涂层包括活性材料层与界面共混层，界面共混层位于活性材料层与补阳离子层之间，该界面共混层可以提高正极涂层与补阳离子层之间的粘结性。
[0009]可以理解的是，双层涂布工艺比起其他制备方法区别在于双层涂布时两层浆料（正极涂层浆料与补阳离子层浆料）都是湿的，相比其他制备方法它们在界面处会有互混，也即，在活性材料层与补阳离子层之间形成有界面共混层，如此，使得形成的界面共混层包括互混的活性材料层的材料与补阳离子层的材料；界面共混层可以通过观察正极极片的截面处得到，具体地，一实施例中，取正极极片样品，将正极极片用刀具切割，暴露出正极极片的截面，观察活性材料层与补阳离子层之间的界面，界面处出现界面共混层，该界面共混层中包括互混的活性材料层的材料与补阳离子层的材料，从形貌上看，例如，在扫描电镜下观察到界面共混层的形貌不同于活性材料层的截面形貌，也不同于补阳离子层的形貌，该界
面共混层中包括互混的活性材料层的材料与补阳离子层的材料。
[0010]双层涂布工艺，是指将正极涂层的浆料与补阳离子层浆料通过双层挤压涂布机同步涂布在集流体上，形成上下层的涂层结构。
[0011]例如，双层挤压涂布机包括支撑辊，支撑辊上设有集流体，支撑辊用以带动集流体转动，使得在涂布过程中集流体上均匀涂布浆料层；双层挤压涂布机还包括两个不同的通道，两个不同的通道中分别用以装载不同的浆料，两个不同的通道分别设有两个不同的喷嘴，两喷嘴朝向集流体的不同位置，在同步涂布的过程中，一通道中的浆料通过其喷嘴涂布在集流体上，形成第一层浆料层，随着支撑辊的转动，该第一层浆料层转动至另一通道浆料的喷嘴位置，另一通道中的浆料通过其喷嘴将浆料涂布至该第一层浆料层表面，随着支撑辊的不断转动，一通道中的浆料不断涂布至集流体上，另一通道的浆料不断涂布至第一浆料层上，在集流体上形成层叠设置的双层浆料层；如此实现同步涂布，采用上述方法，在涂布第一层浆料层的过程中同步进行使另一层浆料涂布在该第一层浆料表面，无须采用传统的在实现第一层浆料涂布并干燥后，再进行一次涂布并再次干燥的步骤。
[0012]采用双层涂布工艺在涂覆正极涂层的过程中同步实现补阳离子层的涂覆，无需增加额外工序，工艺简单适合大规模量产。
[0013]可选地，所述正极涂层设于所述集流体的至少一侧，所述补阳离子层设于所述正极涂层背离所述集流体的一侧；和/或，所述界面共混层的厚度为5μm至20μm；和/或，所述正极涂层与所述补阳离子层用以通过双层涂布工艺同步涂覆于所述集流体的同一侧，使得在所述正极涂层朝向所述补阳离子层的一侧形成所述界面共混层。
[0014]可以理解的是，本申请并不限定正极涂层与补阳离子层在集流体的设置位置，例如，正极涂层可以设置在集流体与补阳离子层之间，或者，补阳离子层可以设置在集流体与正极涂层之间。
[0015]考虑到将补阳离子层设置于正极涂层的表面可以减少循环前期电解液与正极活性材料反应，提高正极活性材料的稳定性。为此，优选的方案是，将正极涂层设于集流体的至少一侧，补阳离子层设于正极涂层背离集流体的一侧，使得补阳离子层设于正极涂层的表面。
[0016]还可以理解的是，界面共混层的厚度包括但不限于5μm至20μm。界面共混层的厚度在上述范围可以改善正极涂层与补阳离子层之间的粘结性。
[0017]还可以理解的是，正极涂层与补阳离子层用以通过双层涂布工艺同步涂覆于集流体的同一侧，使得在正极涂层朝向补阳离子层的一侧形成界面共混层。
[0018]可选地，所述补阳离子层包括补钠化合物，所述补钠化合物包括非金属的钠盐和/或金属氧化物的钠盐。
[0019]本申请中的正极极片可以用于锂电池，也可以用于钠电池，例如，用于锂电池时，补阳离子层中包括补锂化合物，用于钠电池时，补阳离子层中包括补钠化合物。
[0020]当补阳离子层中包括补钠化合物时，补钠化合物包括但不限于非金属的钠盐和/或金属氧化物的钠盐。
[0021]可选地，所述非金属的钠盐包括NaN3、Na3N、Na2N4O2、Na2O、Na2O2、NaF、Na2S、Na3P、Na2SiO3、Na2C6O6、Na2C2O2N2、Na2C2O4、Na2CO3中的至少一种；
和/或，所述金属氧化物的钠盐包括Na5FeO4、Na5Fe5O8、Na6CoO4、Na2NiO2、NaCrO2中的至少一种。
[0022]非金属的钠盐包括但不限于NaN3、Na3N、Na2N4O2、Na2O、Na2O2、NaF、Na2S、Na3P、Na2SiO3、Na2C6O6、Na2C2O2N2、Na2C2O4、Na2CO3中的至少一种。金属氧化物的钠盐包括但不限于Na5FeO4、Na5Fe5O8、Na6CoO4、Na2NiO2、NaCrO2中的至少一种。
[0023]可以理解的是，这些补钠化合物可以溶解于电解液中释放出钠离子，也可以在化成或充电过程中分解补充钠离子，例如这些补钠化合物的分解电位大于3.2V，也即，可以在化成或循环过程中采用大于3.2V的电压条件使补钠化合物分解用于钠离子的补充，例如采用的化成或循环的电压范围值为3.3V至4.3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正极极片，其特征在于，所述正极极片包括集流体和层叠设于所述集流体同一侧的正极涂层与补阳离子层，所述正极涂层包括活性材料层与界面共混层，所述界面共混层位于所述活性材料层与所述补阳离子层之间，所述界面共混层包括互混的所述活性材料层的材料与所述补阳离子层的材料。2.如权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述正极涂层设于所述集流体的至少一侧，所述补阳离子层设于所述正极涂层背离所述集流体的一侧；和/或，所述界面共混层的厚度为5μm至20μm；和/或，所述正极涂层与所述补阳离子层用以通过双层涂布工艺同步涂覆于所述集流体的同一侧，使得在所述正极涂层朝向所述补阳离子层的一侧形成所述界面共混层。3.如权利要求1或2所述的正极极片，其特征在于，所述补阳离子层包括补钠化合物，所述补钠化合物包括非金属的钠盐和/或金属氧化物的钠盐。4.如权利要求3所述的正极极片，其特征在于，所述非金属的钠盐包括NaN3、Na3N、Na2N4O2、Na2O、Na2O2、NaF、Na2S、Na3P、Na2SiO3、Na2C6O6、Na2C2O2N2、Na2C2O4、Na2CO3中的至少一种；和/或，所述金属氧化物的钠盐包括Na5FeO4、Na5Fe5O8、Na6CoO4、Na2NiO2、NaCrO2中的至少一种。5.如权利要求1、2、4中任一项所述的正极极片，其特征在于，定义所述正极涂层的厚度为D，则所述补阳离子层的厚度为5%D至20%D。6.如权利要求5所述的正极极片，其特征在于，所述补阳离子层的厚度为10%D至15%D。7.如权利要求1、2、4、6中任一项所述的正极极片，其特征在于，所述补阳离子层的厚度为10μm至40μm。8.如权利要求7所述的正极极片，其特征在于，所述补阳离子层的厚度为15μm至30μm。9.如权利要求1、2、4、6、8中任一项所述的正极极片，其特征在于，所述集流体的至少一侧包括至少两层相邻的结构，所述两层相邻的结构中，一层结构设于所述集流体，另一层结构设于所述一层结构背离所述集流体的一侧，所述一层结构的孔隙率小于所述另一层结构的孔隙率；所述一层结构包括所述正极涂层与所述补阳离子层中的其中之一，所述另一层结构包括所述正极涂层与所述补阳离子层中的其中之另一。10.如权利要求9所述的正极极片，其特征在于，定义所述一层结构的孔隙率为P1，所述另一层结构的孔隙率为P2，则满足关系：4%≤P2
‑
P1≤10%。11.如权利要求1、2、4、6、8、10中任一项所述的正极极片，其特征在于，所述补阳离子层的补钠化合物的质量占所述补阳离子层的质量的质量百分数为70%至90％。12.如权利要求11所述的正极极片，其特征在于，所述补阳离子层的补钠化合物的质量占所述补阳离子层的质量的质量百分数为75%至90%。13.如权利要求3所述的正极极片，其特征在于，所述补钠化合物的Dv50范围值为50nm至2μm。14.如权利要求13所述的正极极片，其特征在于，所述补钠化合物的Dv50范围值为200nm至1μm。15.如权利要求1、2、4、6、8、10、12至14中任一项所述的正极极片，其特征在于，所述补
阳离子层还包括导电剂和/或粘结剂；和/或，所述补阳离子层中导电剂的质量占所述补阳离子层的质量的质量百分数为5%至15%；和/或，所述补阳离子层中粘结剂的质量占所述补阳离子层的质量的质...

【专利技术属性】
技术研发人员：付春朋，李静如，赵子萌，赵子雨，王世冠，朱映华，林宇倩，史松君，高凯，来佑磊，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：