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一種正極片及鋰離子二次電池的制作方法

文檔序號:42048715發(fā)布日期:2025-06-04 18:09閱讀:4來源:國知局

本技術(shù)涉及鋰離子電池,具體涉及一種正極片及鋰離子二次電池。


背景技術(shù):

1、近年來,鋰離子二次電池在日常生活中得到了廣泛應(yīng)用,例如在智能手機、筆記本電腦等電子產(chǎn)品以及電動自行車、電動汽車等交通工具中都不乏鋰離子二次電池的身影。隨著鋰離子二次電池單體電芯的容量越做越大,對鋰離子二次電池的安全性能提出了更高的要求。

2、目前針對鋰離子二次電池的安全性能測試主要有,以針刺為代表的機械濫用和以熱箱測試為代表的熱濫用。為提高電池在上述測試中的通過率,相關(guān)技術(shù)公開了在正/負(fù)極集流體上設(shè)置底涂層,以降低電池燃燒起火爆炸的可能性,或者在正/負(fù)極活性涂膏的表面設(shè)置表涂層以改善電池的熱穩(wěn)定性。由于現(xiàn)有的底涂層或表涂層均涂覆在極片的整個表面上,這會影響電池的體積能量密度,不利于電池電性能的發(fā)揮,并且只涂覆底涂層或表涂層并不能有效提升電池的整體安全性。


技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此,本技術(shù)提供了一種正極片和鋰離子二次電池,旨在不影響電池能量密度的前提下有效提升其安全性能。

2、根據(jù)本技術(shù)實施例,第一方面,提供了一種正極片,包括正極集流體以及設(shè)置在所述正極集流體至少一側(cè)表面上的正極活性層,沿所述正極片的長度方向,在所述正極活性層的一端設(shè)有底涂層和表涂層;

3、所述底涂層位于所述正極集流體與所述正極活性層之間,所述底涂層包括第一無機顆粒、第一粘結(jié)劑和第一導(dǎo)電劑,所述第一無機顆粒的中值粒徑dv501≤500nm;

4、所述表涂層位于所述正極活性層的背離所述正極集流體的表面,所述表涂層包括第二無機顆粒和第二粘結(jié)劑,所述第二無機顆粒的中值粒徑dv502≤500nm。

5、在一些可選的實施方式中,所述正極活性層包括正極活性材料,所述正極活性材料的中值粒徑dv503與所述dv501及所述dv502之間滿足:dv503≥100*(dv501+dv502)。

6、進一步地,100nm≥dv501≥10nm。

7、進一步地,100nm≥dv502≥10nm。

8、進一步地,30μm≥dv503≥5μm。

9、在一些可選的實施方式中,所述第一無機顆粒和/或所述第二無機顆粒包括二氧化硅、二氧化鈦、氧化鎂、氧化鋁、氧化鈣、勃姆石、氫氧化鎂中的至少一種。

10、在一些可選的實施方式中,所述表涂層與所述底涂層在所述正極片厚度方向上的投影至少部分重合。

11、在一些可選的實施方式中,所述表涂層和/或所述底涂層部分嵌入所述正極活性層中。

12、進一步地,所述表涂層嵌入所述正極活性層的深度h1為0.5μm-3μm。

13、進一步地,所述底涂層嵌入所述正極活性層的深度h2為0.5μm-4μm。

14、在一些可選的實施方式中,所述正極集流體與所述底涂層之間的粘結(jié)力為f1,所述正極集流體與所述正極活性層之間的粘結(jié)力為f2,所述正極活性層與所述表涂層之間的粘結(jié)力為f3,滿足:f1>f3>f2。

15、進一步地,所述f1為1gf/mm-10gf/mm。

16、進一步地,所述f2為0.1gf/mm-5gf/mm。

17、進一步地,所述f3為0.5gf/mm-6gf/mm。

18、在一些可選的實施方式中,以所述底涂層的質(zhì)量為基準(zhǔn)計,所述底涂層包括80%-99%的第一無機顆粒、0.5%-10%的第一粘結(jié)劑和0.5%-10%的第一導(dǎo)電劑。

19、在一些可選的實施方式中,以所述表涂層的質(zhì)量為基準(zhǔn)計,所述表涂層包括90%-99%的第二無機顆粒和1%-10%的第二粘結(jié)劑。

20、在一些可選的實施方式中,以所述正極活性層的質(zhì)量為基準(zhǔn)計,所述正極活性層包括90%-99%的正極活性材料、0.5%-5%的第二導(dǎo)電劑和0.5%-5%的第三粘結(jié)劑。

21、在一些可選的實施方式中,所述第一粘結(jié)劑在所述底涂層中的含量大于所述第二粘結(jié)劑在所述表涂層中的含量,所述第二粘結(jié)劑在所述表涂層中的含量大于所述第三粘結(jié)劑在所述正極活性層中的含量。

22、在一些可選的實施方式中,在所述正極片厚度方向上的同一側(cè),所述底涂層的長度l1與所述正極活性層的長度l2及所述表涂層的長度l3滿足:l2>l1>l3。

23、進一步地,所述l1為100mm-2000mm。

24、進一步地,所述l2為500mm-3000mm。

25、進一步地,所述l3為50mm-500mm。

26、在一些可選的實施方式中,所述第一粘結(jié)劑、第二粘結(jié)劑、第三粘結(jié)劑中的至少一種包括聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、丁苯橡膠、羧甲基纖維素、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇、聚四氟乙烯、聚烯烴、氟化橡膠、聚酰亞胺、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(pvdf-hfp)或它們的衍生物中的至少一種。

27、在一些可選的實施方式中,所述第一導(dǎo)電劑和/或所述第二導(dǎo)電劑包括導(dǎo)電炭黑、乙炔黑、科琴黑、導(dǎo)電石墨、導(dǎo)電碳纖維、碳納米管、金屬粉、碳纖維、石墨烯中的至少一種。

28、進一步地,所述金屬粉包括鎂粉、銅粉、鋯粉、鋰粉、鈣粉、錳粉、鈉粉、鋁粉中的至少一種。

29、在一些可選的實施方式中,所述正極活性材料包括鈷酸鋰,所述鈷酸鋰包括第一顆粒和第二顆粒,所述第一顆粒的中值粒徑d1為15μm-30μm,所述第二顆粒的中值粒徑d2為1μm-10μm。

30、根據(jù)本技術(shù)實施例,第二方面,本技術(shù)提供了一種鋰離子二次電池,包括卷繞式電芯,所述卷繞式電芯包括本技術(shù)第一方面所述的正極片、負(fù)極片以及設(shè)置在所述正極片和所述負(fù)極片之間的隔膜,所述正極片、所述負(fù)極片和所述隔膜層疊卷繞設(shè)置;所述底涂層和所述表涂層均位于所述卷繞式電芯的卷繞尾端,所述表涂層位于所述正極片的朝向所述卷繞式電芯內(nèi)部的一側(cè)。

31、在一些可選的實施方式中,所述負(fù)極片的電阻率為ρ,0.5ω·cm≤ρ≤60ω·cm。

32、在一些可選的實施方式中,所述負(fù)極片包括負(fù)極集流體以及設(shè)置在所述負(fù)極集流體至少一側(cè)表面的負(fù)極活性層,所述負(fù)極活性層包括負(fù)極活性物質(zhì),所述負(fù)極活性物質(zhì)包括石墨和硅碳材料;以所述負(fù)極活性物質(zhì)的質(zhì)量為基準(zhǔn)計,所述負(fù)極活性物質(zhì)包括4%-30%的硅碳材料。

33、在一些可選的實施方式中,所述硅碳材料包括多孔碳骨架以及沉積在所述多孔碳骨架上的硅顆粒。

34、在一些可選的實施方式中,沿所述正極片的卷繞方向,所述正極片依次包括第三極片區(qū)、第二極片區(qū)和第一極片區(qū);

35、所述第一極片區(qū)包括所述正極集流體以及設(shè)置于所述正極集流體的朝向所述卷繞式電芯內(nèi)側(cè)的表面上的所述底涂層、所述正極活性層和所述表涂層;

36、所述第二極片區(qū)包括所述正極集流體以及設(shè)置于所述正極集流體兩側(cè)表面上的所述底涂層和所述正極活性層;

37、所述第三極片區(qū)包括所述正極集流體以及設(shè)置于所述正極集流體兩側(cè)表面上的所述正極活性層;

38、所述第一極片區(qū)的面電阻r1為1ω/cm-3ω/cm,所述第二極片區(qū)的面電阻r2為0.5ω/cm-1.8ω/cm,所述第三極片區(qū)的面電阻r3為0.3ω/cm-1.0ω/cm,滿足:r1>r2>r3。

39、在一些可選的實施方式中,所述第一極片區(qū)的厚度h1為20μm-90μm,所述第二極片區(qū)的厚度h2為20μm-160μm,所述第三極片區(qū)的厚度h3為20μm-160μm,滿足:h1>0.25*(h2+h3)。

40、進一步地,所述第一極片區(qū)的厚度h1與所述第二極片區(qū)的厚度h2、所述第三極片區(qū)的厚度h3之間滿足:h1>0.25*(h2+h3)+2。

41、本技術(shù)技術(shù)方案,具有如下優(yōu)點:

42、本技術(shù)提供的正極片,在其長度方向的一端設(shè)置底涂層和表涂層,底涂層包括第一無機顆粒,表涂層包括第二無機顆粒,第一無機顆粒和第二無機顆粒的中值粒徑均不超過500nm。通過選用較小粒徑的第一無機顆粒和第二無機顆粒,使得單位厚度的涂層中能夠填充更多的無機顆粒,從而確保在針刺測試中底涂層能夠阻止正極集流體與負(fù)極活性材料層之間的接觸短路,在熱箱試驗中表涂層能夠隔絕電芯外側(cè)的正極片與電解液的接觸,減少副反應(yīng)產(chǎn)熱,進而有效提升電芯的整體安全性。并且,采用較小粒徑的第一無機顆粒和第二無機顆粒,還可以減薄涂層厚度,縮短離子傳輸路徑,改善電芯的倍率性能;同時僅在正極片一端(即局部)設(shè)置底涂層和表涂層,能夠避免電芯厚度過大而造成體積能量密度損失,從而保證電池的電性能。

43、本技術(shù)實施例的額外層面及優(yōu)點將部分地在后續(xù)說明中描述和顯示,或是經(jīng)由本技術(shù)實施例的實施而闡釋。

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