一种复合正极极片及其制备方法与应用技术

技术编号：40608761 阅读：6 留言：0更新日期：2024-03-12 22:16

本发明专利技术提出了一种复合正极极片及其制备方法与应用，所述复合正极极片至少包括：正极活性材料，所述正极活性材料包括高电压正极活性材料；以及卤化物固态电解质；其中：所述卤化物固态电解质的化学式为Li<subgt;2+a</subgt;Zr<subgt;1‑a</subgt;Fe<subgt;a</subgt;Cl<subgt;6‑x‑</subgt;<subgt;y</subgt;Br<subgt;x</subgt;I<subgt;y</subgt;，且0＜a≤0.5；x＝0～6,y＝0～6,x+y≤6；所述复合正极极片的压实密度为3.0g/cm<supgt;3</supgt;‑3.6g/cm<supgt;3</supgt;。通过本发明专利技术提出的复合正极极片及其制备方法与应用，提高正极极片的压实密度，减少了副反应，从而提升了锂离子电池的倍率性能和循环寿命。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂离子电池，具体涉及一种复合正极极片及其制备方法与应用。

技术介绍

1、随着以锂离子电池为主的二次电池在便携式电子产品和电动汽车等领域的广泛应用，二次电池的安全性得到广泛关注。然而最近新能源汽车频繁发生安全事故，是由于传统锂离子电池中使用易燃的有机溶剂作为电解液，存在严重的安全隐患，且通过常规的改进方法无法完全解决这个问题。相比之下采用无机固态电解质的全固态锂离子电池具有更高的安全性，同时还有望简化制造封装工艺，提高电池的能量密度、可靠性和设计自由度。

2、全固态锂离子电池面临的一个主要挑战是电极材料与固态电解质之间的匹配，以降低界面阻抗并保证界面的稳定性。但目前常见的固态电解质的成本较高，颗粒较大，与高电压正极材料的匹配低，高电压正极材料存在首周库伦效率低、金属溶出、相变以及高电压下电解质分解等问题。

技术实现思路

1、本专利技术提出了一种复合正极极片及其制备方法与应用，通过本申请提供的复合正极极片及其制备方法与应用，可以提高正极极片的压实密度，解决高电压镍锰酸锂正极活性材料与传统电解质材料之间的界面不稳定性问题，减少了副反应，从而提升了锂离子电池的倍率性能和循环寿命。

2、为解决上述技术问题，本专利技术是通过如下的技术方案实现的。

3、本专利技术提出一种复合正极极片，至少包括：

4、正极活性材料，所述正极活性材料包括高电压正极活性材料；以及

5、卤化物固态电解质；

6、其中：所述卤化物固态电解

7、在本专利技术一实施例中，所述卤化物固态电解质的中值粒径d50为0.1μm-10μm。

8、在本专利技术一实施例中，所述高电压正极活性材料包括lini0.5mn1.5o4。

9、在本专利技术一实施例中，所述卤化物固态电解质包括li2.3zr0.7fe0.3cl6。

10、在本专利技术一实施例中，所述卤化物固态电解质的离子电导率大于或等于1ms/cm。

11、本专利技术还提供一种复合正极极片的制备方法，至少包括以下步骤：

12、将正极活性材料、卤化物固态电解质、导电剂和粘结剂按质量比混合均匀后，获得混合粉体；以及

13、将所述混合粉体通过干法制作或湿法制作在带有导电耐酸腐蚀涂层的集流体上，获得复合正极极片。

14、在本专利技术一实施例中，所述导电耐腐蚀涂层为导电碳层、导电聚合物层、金层或银层中的一种，且所述导电耐腐蚀涂层的厚度为0.01μm-10μm。

15、在本专利技术一实施例中，所述正极活性材料、所述卤化物固态电解质、所述导电剂和所述粘结剂的质量比为(63-77)：(20-30)：(1-3)：(2-4)。

16、本专利技术还提供一种锂离子电池，包括上述所述的复合正极极片。

17、本专利技术还提供一种电子设备，包括上述所述的锂离子电池。

18、综上所述，本专利技术提出一种复合正极极片及其制备方法与应用，能够获得低成本、尺寸较小、高离子电导率和耐高电压的卤化物固态电解质，可以提高正极极片的压实密度，从而提升了锂离子电池的倍率性能和循环寿命。卤化物固态电解质与高电压正极活性材料有良好的兼容性，能够解决高电压镍锰酸锂正极活性材料与传统电解质材料之间的界面不稳定性问题，减少了副反应，提高了电池首周库伦效率，解决了高电压下电解质的分解问题，抑制了金属溶出，从而缓解了正极活性材料循环过程中的相变问题，从而抑制了循环过程中的电压衰减，提升了电池的循环寿命。能够更好地兼容高电压正极材料，构建高致密的全固态电池，从而降低电池界面阻抗，提高抑制金属枝晶生长的能力，进而改善循环和倍率性能。

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【技术保护点】

1.一种复合正极极片，其特征在于，至少包括：

2.根据权利要求1所述的复合正极极片，其特征在于，所述卤化物固态电解质的中值粒径D50为0.1μm-10μm。

3.根据权利要求1所述的复合正极极片，其特征在于，所述高电压正极活性材料包括LiNi0.5Mn1.5O4。

4.根据权利要求1所述的复合正极极片，其特征在于，所述卤化物固态电解质包括Li2.3Zr0.7Fe0.3Cl6。

5.根据权利要求1所述的复合正极极片，其特征在于，所述卤化物固态电解质的离子电导率大于或等于1mS/cm。

6.一种复合正极极片的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的复合正极极片的制备方法，其特征在于，所述导电耐腐蚀涂层为导电碳层、导电聚合物层、金层或银层中的一种，且所述导电耐腐蚀涂层的厚度为0.01μm-10μm。

8.根据权利要求6所述的复合正极极片的制备方法，其特征在于，所述正极活性材料、所述卤化物固态电解质、所述导电剂和所述粘结剂的质量比为(63-77)：(20-30)：(1-3)：(2-4)。

9.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求1-5任意一项所述的复合正极极片。

10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求9所述的锂离子电池。

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【技术特征摘要】

1.一种复合正极极片，其特征在于，至少包括：

2.根据权利要求1所述的复合正极极片，其特征在于，所述卤化物固态电解质的中值粒径d50为0.1μm-10μm。

3.根据权利要求1所述的复合正极极片，其特征在于，所述高电压正极活性材料包括lini0.5mn1.5o4。

4.根据权利要求1所述的复合正极极片，其特征在于，所述卤化物固态电解质包括li2.3zr0.7fe0.3cl6。

5.根据权利要求1所述的复合正极极片，其特征在于，所述卤化物固态电解质的离子电导率大于或等于1ms/cm。

6.一种复合正极极片的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：余乐，李谦，吕文彬，
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：

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