【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池，涉及一种正极极片及其制备方法和应用。
技术介绍
1、磷酸铁锂成为了目前商用车乃至乘用车领域的主流技术路线。据了解，2022年底新能源汽车补贴逐步取消，电芯的制备成本如何进一步降低，生产效率如何进一步提高是电芯厂、整车厂所共同面对的难题。
2、cn113328097a公开了一种改进型锂离子电池正极用导电胶液及其制备方法和应用，其通过提出一种正极用导电胶液配方，主要涉及聚乙烯吡咯烷酮为分散剂、乙烯基硅油为悬浮剂、yt-9000聚偏氟乙烯为粘接剂、n-甲基吡咯烷酮为溶剂，碳系无机物为导电剂。
3、cn101699642a公开了一种磷酸铁锂电池正极极片的制作方法，该方法包括如下步骤：先取磷酸铁锂、聚偏氟乙烯、碳黑、导电石墨和钛酸锂形成混合物，再将混合物在惰性气体气氛中烘烤，将烘烤后的混合物冷却，冷却后的混合物在球磨机中球磨、过筛后密封保存待用，将过筛后的混合物粉料倒入n-甲基吡咯烷酮溶液中，并在真空条件下搅拌使其充分溶解，制成浆料，再取铝箔，将浆料涂在铝箔表面，再涂敷有浆料的极板真空烘烤箱内烘烤，真空烘烤后的极板轧成极片，即得到磷酸铁锂电池正极极片。
4、上述方案所述磷酸铁锂正极极片的制备过程中，存在浆料的稳定性差、nmp用量大且制得极片易开裂、剥离力低等问题，导致其能量效率较低、电阻较高。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种正极极片及其制备方法和应用，本专利技术通过合理搭配正极活性物质层中lfp和导电剂的占比和比表
2、为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供了一种正极极片，所述正极极片包括正极集流体和设置于所述正极集流体至少一侧表面的正极活性物质层，所述正极活性物质层包括分散助剂、磷酸铁锂正极材料(lfp)、导电炭黑和碳纳米管(cnt)，所述正极活性物质层中各物料满足关系式：30≤(b1×c1+b2×c2+b3×c3)/a×0.01≤500，其中，a为正极活性物质层中，分散助剂的质量占比，b1为磷酸铁锂正极材料的比表面积，c1为正极活性物质层中，磷酸铁锂正极材料的质量占比，b2为导电炭黑的比表面积，c2为正极活性物质层中，导电炭黑的质量占比，b3为碳纳米管的比表面积，c3为正极活性物质层中，碳纳米管的质量占比。
4、本专利技术所述计算公式中，质量占比单位均为％，例如c1＝95％，则计算公式中，c1按照95来计算。
5、本专利技术在磷酸铁锂正极极片中加入分散助剂，活性物质层中碳的实际表面积(lfp表面积(lfp中含有碳，且均匀分布，故lfp中碳的表面积即lfp的表面积)和导电炭黑、cnt等导电剂碳含量表面积之和)与分散助剂添加量及分散助剂结构对正极浆料的加工性能、电性能起到协同作用。本专利技术综合上述关系和分散助剂特性可以在实现提升正极浆料出料固含、提高浆料稳定性、大幅减少n-甲基吡咯烷酮(nmp)用量、解决正极厚电极体系的极片开裂、提高极片剥离力等问题，从而实现降低电芯制备成本、提高电芯生产效率。从电池端角度，能改善极片电阻、降低dcr内阻、提高倍率放电能量效率。
6、优选地，所述分散助剂的结构式为其中，r1包括甲基、乙基或丙基中的任意一种或至少两种的组合，r2包括甲酯基、乙酯基或丙酯基中的任意一种或至少两种的组合，m为1～3，例如：1、2或3，n为1～3，例如：1、2或3。
7、本专利技术所述分散助剂主要以吸附或锚固在材料表面，形成足够厚的吸附层，溶剂化链能够在nmp中呈现舒展构象。lfp表面碳层、导电炭黑、cnt表面都含有大量羧基、羟基、环氧基等含氧官能团，其和分散助剂中的烷氧基之间形成氢键作用，分散助剂中的聚酯基溶剂化链与nmp具有较好的相容性，促使分散助剂在溶剂中舒展，使得分散助剂包覆在各材料(lfp、导电炭黑、cnt)的中间，形成空间位阻，防止各材料的团聚，并促进分子间的滑移，从而实现减小内摩擦力，减小浆料粘度，实现提升出料固含、防止pvdf上移、改善高速涂布过程的极片开裂问题
8、优选地，所述正极活性物质层中，分散助剂的质量占比a为0.05～0.3％，例如：0.05％、0.08％、0.1％、0.2％或0.3％等。
9、优选地，所述磷酸铁锂正极材料的比表面积b1为10～20m2/g，例如：10m2/g、12m2/g、15m2/g、18m2/g或20m2/g等。
10、优选地，所述正极活性物质层中，所述磷酸铁锂正极材料的质量占比c1为95～98％，例如：95％、95.5％、96％、97％或98％等。
11、优选地，所述磷酸铁锂正极材料的表面碳含量为1.0～2.5％，例如：1.0％、1.2％、1.5％、2％或2.5％等
12、优选地，所述导电炭黑的比表面积b2为50～150m2/g，例如：50m2/g、80m2/g、100m2/g、120m2/g或150m2/g等。
13、优选地，所述正极活性物质层中，所述导电炭黑的质量占比c2为0.5～2％，例如：0.5％、0.8％、1％、1.5％或2％等。
14、优选地，所述碳纳米管的比表面积b3为200～300m2/g，例如：200m2/g、220m2/g、250m2/g、280m2/g或300m2/g等。
15、优选地，所述正极活性物质层中，所述碳纳米管的质量占比c3为0.1～1％，例如：0.1％、0.2％、0.5％、0.8％或1％等。
16、优选地，所述正极活性物质层还包括粘结剂。
17、优选地，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯。
18、第二方面，本专利技术提供了一种如第一方面所述正极极片的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
19、将分散助剂、磷酸铁锂正极材料、导电炭黑、碳纳米管和粘结剂干法混合后加入溶剂，得到正极浆料；
20、将所述正极浆料涂覆在正极集流体表面，经烘干、冷压和模切，得到所述正极极片。
21、本专利技术所述正极极片的制备过程中，通过保证正极体系中lfp、导电炭黑、cnt、粘结剂多元的良好分散，保证导电剂和粘接剂良好的分布，从而提升极片电阻和极片剥离力，进一步降低dcr内阻和提高倍率性能。
22、第三方面，本专利技术提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池包含如第一方面所述的正极极片、负极极片和电解液。
23、优选地，所述锂离子电池中电解液的注液量为4.2～5.2g/ah，例如：4.2g/ah、4.5g/ah、4.8g/ah、5g/ah或5.2g/ah等。
24、相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：
25、(1)本专利技术通过合理搭配正极活性物质层中lfp和导电剂的占比和比表面积以及分散助剂的添加量，使得多个特性参数满足特定关系，促进多本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种正极极片，其特征在于，所述正极极片包括正极集流体和设置于所述正极集流体至少一侧表面的正极活性物质层，所述正极活性物质层包括分散助剂、磷酸铁锂正极材料、导电炭黑和碳纳米管，所述正极活性物质层中各物料满足关系式：30≤(B1×C1+B2×C2+B3×C3)/A×0.01≤500，其中，A为正极活性物质层中，分散助剂的质量占比，B1为磷酸铁锂正极材料的比表面积，C1为正极活性物质层中，磷酸铁锂正极材料的质量占比，B2为导电炭黑的比表面积，C2为正极活性物质层中，导电炭黑的质量占比，B3为碳纳米管的比表面积，C3为正极活性物质层中，碳纳米管的质量占比。
2.如权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述分散助剂的结构式为其中，R1包括甲基、乙基或丙基中的任意一种或至少两种的组合，R2包括甲酯基、乙酯基或丙酯基中的任意一种或至少两种的组合，m为1～3，n为1～3。
3.如权利要求1或2所述的正极极片，其特征在于，所述正极活性物质层中，分散助剂的质量占比A为0.05～0.3％。
4.如权利要求1-3任一项所述的正极极片，其特征在于，所述磷酸铁锂正极材
5.如权利要求1-4任一项所述的正极极片，其特征在于，所述导电炭黑的比表面积B2为50～150m2/g；
6.如权利要求1-5任一项所述的正极极片，其特征在于，所述碳纳米管的比表面积B3为200～300m2/g；
7.如权利要求1-6任一项所述的正极极片，其特征在于，所述正极活性物质层还包括粘结剂；
8.一种如权利要求1-7任一项所述正极极片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
9.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包含如权利要求1-7任一项所述的正极极片、负极极片和电解液。
10.如权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池中电解液的注液量为4.2～5.2g/Ah。
...【技术特征摘要】
1.一种正极极片，其特征在于，所述正极极片包括正极集流体和设置于所述正极集流体至少一侧表面的正极活性物质层，所述正极活性物质层包括分散助剂、磷酸铁锂正极材料、导电炭黑和碳纳米管，所述正极活性物质层中各物料满足关系式：30≤(b1×c1+b2×c2+b3×c3)/a×0.01≤500，其中，a为正极活性物质层中，分散助剂的质量占比，b1为磷酸铁锂正极材料的比表面积，c1为正极活性物质层中，磷酸铁锂正极材料的质量占比，b2为导电炭黑的比表面积，c2为正极活性物质层中，导电炭黑的质量占比，b3为碳纳米管的比表面积，c3为正极活性物质层中，碳纳米管的质量占比。
2.如权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述分散助剂的结构式为其中，r1包括甲基、乙基或丙基中的任意一种或至少两种的组合，r2包括甲酯基、乙酯基或丙酯基中的任意一种或至少两种的组合，m为1～3，n为1～3。
3.如权利要求1或2所述的正极极片，其特征在于，所述正极活性物...
【专利技术属性】
技术研发人员：金伦，刘范芬，苑丁丁，刘青松，付行，曾红春，
申请(专利权)人：湖北亿纬动力有限公司，
类型：发明
国别省市：
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