锂离子二次电池的正极极片及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种锂离子二次电池的正极极片及其制备方法。所述锂离子二次电池的正极极片包括：正极集流体；底层涂层，覆盖在正极集流体上表面，包含锂复合金属氧化物活性材料、导电剂、粘接剂；以及顶层涂层，覆盖并与底层涂层一起压实在正极集流体且嵌入底层涂层，包含超级电容炭材料、导电剂、粘接剂。本发明专利技术提供的锂离子二次电池的正极极片及其制备方法，其能在不降低体积能量密度的前提下，可明显改善正极极片与电解液的浸润性，因此提高正极活性材料的利用率、使得首次效率提高、并可明显提高循环性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种锂离子二次电池，尤其涉及一种。
技术介绍
由于锂离子二次电池具有体积能量密度和质量能量密度高、寿命长、自放电低及环保等优点，因此广泛应用在移动通讯设备、笔记本电脑等便携式电子设备及电动汽车等领域。随着消费类电子产品与电动汽车等领域的快速发展，对锂离子二次电池性能的要求越来越高，尤其是在体积能量密度大幅提高的同时还需要保持一定的低温放电性能和循环性能。体积能量密度越高要求在有限的空间里发挥更多的能量，因此在现有活性材料的基础上通常采用更高的压实密度实现在有限的空间里存储更多活性物质来提高体积能量密度。但是当正极活性材料的压实密度过高时，导致电解液吸收困难，循环性能差；活性材料无法充分利用，克容量发挥效率低，首次效率下降；电解液由液相向极片内部扩散变得困难，尤其在低温时电解质由液相经过正极极片与电解液的固液界面向正极极片内部颗粒的扩散变得更加困难，因此低温放电极化大，性能差。现有技术为了改善因电解液浸润吸收而导致低温放电性能和循环性能差等问题，通过控制孔隙率来实现，但是孔隙率的增大会导致体积能量密度的减小。
技术实现思路
鉴于
技术介绍
存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种，其能在不降低体积能量密度的前提下，可明显改善正极极片与电解液的浸润性，从而提高正极活性材料的利用率、使得首次效率提高、并可明显提高循环性能。本专利技术的另一目的在于提供一种，其能解决低温时电解质由液相通过正极极片与电解液的固液界面向正极极片内部颗粒扩散慢的问题且能降低锂离子二次电池在低温下放电的极化内阻。为了实现上述目的，在本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种锂离子二次电池的正极极片，其包括:正极集流体；底层涂层，覆盖在正极集流体上表面，包含锂复合金属氧化物活性材料、导电剂、粘接剂；以及顶层涂层，覆盖并与底层涂层一起压实在正极集流体且嵌入底层涂层，包含超级电容炭材料、导电剂、粘接剂。在本专利技术的第二方面，本专利技术还提供了一种锂离子二次电池的正极极片的制备方法，其包括以下步骤:将含锂复合金属氧化物活性材料、导电剂、粘接剂和溶剂混合制得底层浆料；将涂布底层浆料在正极集流体表面上，蒸发涂布底层浆料的溶剂，形成覆盖有底层涂层的底层极片；将超级电容炭材料、导电剂、粘接剂和溶剂混合制得顶层浆料；将顶层浆料涂布在底层极片表面上，蒸发顶层浆料的溶剂，形成覆盖有顶层涂层的顶层极片；将所述顶层极片辊压，得到锂离子二次电池的正极极片。本专利技术的有益效果如下:通过本专利技术的正极极片制备的锂离子二次电池，在不降低体积能量密度的前提下，可明显改善正极极片与电解液的浸润性，因此提高正极活性材料的利用率、使得首次效率提高、并可明显提高循环性能；同时解决了在低温时电解质由液相通过正极极片与电解液的固液界面向正极极片内部颗粒扩散慢的问题，降低了锂离子二次电池在低温下放电的极化内阻。附图说明图1为根据本专利技术的正极极片辊压前后的剖视图，其中(a)为辊压前的剖视图，(b)为辊压后的剖视图。其中，附图标记说明如下:I正极集流体2底层涂层3顶层涂层具体实施例方式下面详细说明根据本专利技术的以及实施例。首先说明根据本专利技术第一方面的锂离子二次电池的正极极片。如图1所示，其中，根据本专利技术第一方面的锂离子二次电池的正极极片包括:正极集流体I ;底层涂层2，覆盖在正极集流体I上表面，包含锂复合金属氧化物活性材料、导电齐U、粘接剂；以及顶层涂 层3，覆盖并与底层涂层2 —起压实在正极集流体I且嵌入底层涂层2且包含超级电容炭材料、导电剂、粘接剂。因为超级电容炭材料内部有着发达的交叉网络通道供锂离子快速迁移，表面复杂的孔隙结构使得超级电容炭材料有着更高的比表面，可快速吸脱附电解液的有机溶剂与锂离子。如图1所示，在正极集流体I上形成类似“海绵”的吸液层(以虚线方框标示并以下简称为海绵吸液层)，从而改善因高压实密度带来的正极极片表面吸液困难，缩短低温下电解质由液相向电极内部颗粒扩散的路径。在实际生产中，在正极集流体I正反两个表面(如图1所示)设置底层涂层2和顶层涂层3，当然也可以仅在一个面(正面或反面)设置。在根据本专利技术第一方面的锂离子二次电池的正极极片中，优选地，底层涂层2中的含锂复合金属氧化物活性材料选自锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物、锰镍钴复合氧化物、锂钒氧化物、锂铁氧化物中的一种或者两种以上。在根据本专利技术第一方面的锂离子二次电池的正极极片中，优选地，顶层涂层3的厚度为1.(Γ12 μ m,更优选为3.(T9.0 μ m。应注意的是，这里的厚度指的是顶层涂层3覆盖在底层涂层2后且在与底层涂层2 —起压实在正极集流体I之前的厚度。顶层涂层3的所述厚度有利于在底层涂层2形成合适厚度的海绵吸液层，这样不过分增大底层涂层2中锂复合金属氧化物活性材料的压实密度，且增大吸附量、减少锂离子扩散路径、加大锂离子扩散速率。在根据本专利技术第一方面的锂离子二次电池的正极极片中，优选地，顶层涂层3中的超级电容炭材料为高比表面的多孔无定形活性炭颗粒、活性碳纤维或它们的组合。在根据本专利技术第一方面的锂离子二次电池的正极极片中，优选地，顶层涂层3中的超级电容炭材料占顶层涂层3的质量百分比37飞2%，更优选为45飞5%。顶层涂层3中适量的超级电容炭材料有利于在制备正极极片时形成加工性能更好的用于顶层涂层3的非活性浆料。在根据本专利技术第一方面的锂离子二次电池的正极极片中，优选地，顶层涂层3的导电剂选自乙炔黑、碳黑、碳纳米管、人造石墨、天然石墨中的至少一种。导电剂使得极片辊压后增加底层涂层2中的锂复合金属氧化物活性材料与顶层涂层3中的超级电容炭材料之间的电子接触。在根据本专利技术第一方面的锂离子二次电池的正极极片中，优选地，顶层涂层3的粘接剂中的溶剂为油性体系或水性体系。当制备底层涂层2的底层浆料和制备顶层涂层3的顶层浆料是油性体系时，其粘接剂可选用聚偏氟二乙烯或其衍生物，对应的溶剂可选择N-甲基吡咯烷酮或相应的衍生物；当底层浆料与顶层浆料是水性体系时，其粘结剂可选择丁苯橡胶类或其衍生物，增稠剂可选择羧甲基纤维素钠，溶剂可选择纯净水。在根据本专利技术第一方面的锂离子二次电池的正极极片中，为了使得对电解液中的有机溶剂有着更高的吸附容量且锂离子扩散路径短扩散速率快，优选地，顶层涂层3中的超级电容炭材料的比表面为80(T2000m2/g ;更优选为100(Tl600m2/g。其次说明根据本专利技术第二方面的锂离子二次电池正极极片的制备方法。根据本专利技术第二方面的锂离子二次电池的正极极片的制备方法，其用于制备根据本专利技术第一方面所述的锂离子二次电池的正极极片，包括以下步骤:将含锂复合金属氧化物活性材料、导电剂、粘接剂和溶剂混合制得底层浆料；将涂布底层浆料在正极集流体I表面上，蒸发涂布底层浆料的溶剂，形成覆盖有底层涂层2的底层极片；将超级电容炭材料、导电剂、粘接剂和溶剂混合制得顶层浆料；将顶层浆料涂布在底层极片表面上，蒸发顶层浆料的溶剂，形成覆盖有顶层涂层3的顶层极片；将所述顶层极片辊压，得到锂离子二次电池的正极极片。最后说明根据本专利技术的的实施例、对比例及测试结果。实施例1制备正极极片首先底层极片:取粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF)溶于溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，充分溶解直至溶液澄清；将导电碳(supper-P)以及镍钴锰酸锂(NCM)加入上述溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子二次电池的正极极片，其特征在于，包括:正极集流体（1）；底层涂层（2），覆盖在正极集流体（1）上表面，包含锂复合金属氧化物活性材料、导电剂、粘接剂；以及顶层涂层（3），覆盖并与底层涂层（2）一起压实在正极集流体（1）且嵌入底层涂层（2），包含超级电容炭材料、导电剂、粘接剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邹武元，
申请(专利权)人：宁德新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：