一种正极片及锂离子电池的制作方法

1.本实用新型属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种正极片及锂离子电池。


背景技术：

2.锂离子电池由于具备能量密度大、输出功率高、循环寿命长和环境污染小等优点而被广泛应用于电动汽车以及消费类电子产品中。随着锂离子电池的大量普及，在用户端偶尔会出现因外力刺破锂离子电池导致的安全问题，其安全性能越来越受到人们的重视，尤其是一些电动汽车、手机的着火、爆炸等事件的持续发酵，使得包括使用者、售后端及锂离子电池生产厂商都对锂离子电池的安全性能提出了新的要求。
3.为此，对锂离子电池安全性能的测试正在逐渐普及，通过相关测试即可判断该锂离子电池的安全等级，从而有利于锂电池的质量管理，避免严重危害事故的发生。现有技术中，“针刺测试”是锂离子电池的一项较为严苛的安全测试，用于测试锂离子电池内部短路承受能力，其通常采用尖细金属快速穿刺锂电池电芯，电芯内部瞬间产生短路电流造成电芯温度快速上升，模拟电池实际受异物刺穿时产生短路的现象，根据后续电芯内部材料热分解失效的情况等来判断该电芯是否通过针刺测试。然而现有锂离子电池电芯的正极片通常会预留一部分的空箔区，针刺时，该部分裸露的铝箔直接与负极片接触，成为短路时温度上升最高的主要失效点，导致针刺测试未通过。中国专利cn211789269u公开了一种锂离子电池极片，通过空箔区的一定区域设置绝缘层，在一定程度上改善了针刺时锂离子电池的安全性能。然而，集流体上大面积覆盖的是活性物质层，仅仅通过在空箔区上设置绝缘层，无法有效保护活性物质层下的集流体，若钢针刺入的位置位于活性物质层上，同样会造成铝箔与负极片的接触，出现短路现象。因此，有必要对正极片进一步改进，提高“针刺测试”的通过率，从而提高锂离子电池的安全性能。


技术实现要素：

4.针对现有锂离子电池“针刺测试”通过率低的问题，本实用新型提供了一种正极片及锂离子电池。
5.本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
6.一方面，包括集流体、第一活性物质层和第二活性物质层，所述第一活性物质层设置于所述集流体表面，所述第二活性物质层设置于所述第一活性物质层上背离所述集流体的表面，所述第一活性物质层选自掺杂有陶瓷材料的正极活性物质层。
7.可选的，所述掺杂有陶瓷材料的正极活性物质层选自掺杂有氧化铝粉末、氧化镁粉末、氧化锆粉末或勃姆石粉末的正极活性物质层。
8.可选的，所述正极片还包括绝缘层，所述绝缘层设置于所述集流体端部的表面，所述绝缘层与所述第一活性物质层并排设置。
9.可选的，所述绝缘层上开设有露出所述集流体的第一空箔区，所述第一空箔区用于极耳焊接。
10.可选的，所述第一活性物质层以及第二活性物质层上开设有露出所述集流体的第二空箔区，所述第二空箔区用于极耳焊接。
11.可选的，所述绝缘层为陶瓷材料绝缘层；
12.所述陶瓷材料绝缘层为氧化铝材料绝缘层、氧化镁材料绝缘层、氧化锆材料绝缘层或勃姆石材料绝缘层。
13.可选的，所述绝缘层的厚度为1～10μm。
14.可选的，所述第一活性物质层的厚度为1～10μm。
15.可选的，所述第二活性物质层的厚度为50～300μm。
16.另一方面，本实用新型化提供了一种锂离子电池，包括负极片、隔膜以及如上所述的正极片。
17.本实用新型的有益效果：与现有技术相比，本实用新型提供的正极片，将掺杂有陶瓷材料的第一活性物质层设置于集流体与第二活性物质层之间，陶瓷材料不导电的性质提高了锂离子电池的膜片电阻，降低了针刺时的短路功率，对集流体起到有效保护作用，避免了针刺时铝箔直接与负极片接触而出现电池短路现象，显著提高了锂离子电池的安全性能。同时，第一活性物质层在一定程度上还能够提高锂离子电池的容量。
附图说明
18.图1是本实用新型一实施例提供的正极片的剖面结构示意图；
19.图2是本实用新型一实施例提供的正极片的俯视图；
20.图3是本实用新型另一实施例提供的正极片的剖面结构示意图；
21.图4是本实用新型另一实施例提供的正极片的俯视图。
22.说明书附图中的附图标记如下：
23.1、集流体；11、第一空箔区；12、第二空箔区；2、第一活性物质层；3、第二活性物质层；4、绝缘层。
具体实施方式
24.为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
25.需要说明的是，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。另外，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、背离
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
26.请参照图1-4，本实用新型实施例提供了一种正极片，包括集流体1、第一活性物质层2和第二活性物质层3，所述第一活性物质层2设置于所述集流体1表面，所述第二活性物质层3设置于所述第一活性物质层2上背离所述集流体1的表面，所述第一活性物质层2选自掺杂有陶瓷材料的正极活性物质层。
27.与现有技术相比，本实用新型提供的正极片，将掺杂有陶瓷材料的第一活性物质
层2设置于集流体1与第二活性物质层3之间，陶瓷材料不导电的性质提高了锂离子电池的膜片电阻，降低了针刺时的短路功率，对集流体1起到有效保护作用，避免了针刺时铝箔直接与负极片接触而出现电池短路现象，显著提高了锂离子电池的安全性能，同时，第一活性物质层2在一定程度上还能够提高锂离子电池的容量。
28.在一些实施例中，所述掺杂有陶瓷材料的正极活性物质层选自掺杂有氧化铝粉末、氧化镁粉末、氧化锆粉末或勃姆石粉末的正极活性物质层。
29.所述第一活性物质层2主要起到保护集流体1的作用，使用添加有所述陶瓷材料的正极活性物质层，降低了第一活性物质层2的导电性，提高了膜片电阻，降低针刺时电池的短路功率。需要说明的是，所述掺杂有陶瓷材料的正极活性物质层为本领域现有材料，可以采用本领域常用的掺杂有陶瓷材料的正极活性浆料制备得到，如公开号为cn111276696a所公开的正极浆料。
30.进一步的，通过提高粘结剂的比例，提高了第一活性物质层2与集流体1的粘结强度，对集流体1起到有效保护作用，避免针刺时铝箔直接与负极片接触而出现短路现象。
31.在优选的实施例中，所述第一活性物质层2除陶瓷粉末以外还包括第一活性物质、第一导电剂、第一粘结剂，所述第一活性物质可以采用本领域常用活性物质在此不做特别限定，例如，磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂等，所述第一导电剂可以采用本领域常用导电剂在此不做特别限定，例如，硬碳、软碳、石墨等，所述第一粘结剂可以采用本领域常用粘结剂在此不做特别限定，例如，聚偏氯乙烯、丁苯橡胶等。
32.在优选的实施例中，所述第一活性物质层2还包括第一溶剂，所述第一溶剂可以采用本领域常用溶剂在此不做特别限定，例如，水、n-甲基吡咯烷酮(nmp)等。
33.在一些实施例中，所述正极片还包括绝缘层4，所述绝缘层4设置于所述集流体1端部的表面，所述绝缘层4与所述第一活性物质层2并排设置。
34.所述绝缘层4直接对所述集流体1的裸露区域进行覆盖，避免裸露的铝箔直接与负极片接触而出现短路现象，进一步提高锂离子电池的安全性能。
35.如图1-2所示，在一实施例中，所述绝缘层4上开设有露出所述集流体1的第一空箔区11，所述第一空箔区11用于极耳焊接。
36.需要说明的是，现有正极片结构中，极耳通常位于集流体长度方向的端部或者中部，对于极耳位于端部的正极片，现有技术通常会将极耳焊接的区域设置在绝缘层的边缘，即在集流体的端部还预留一部分的空箔区，即使完成极耳的焊接，仍会留存一部分裸露的集流体区域。本实用新型直接在绝缘层4上开设用于极耳焊接的第一空箔区11，避免了正极片存在过多裸露的铝箔区域，优选所述极耳恰好填充满所述第一空箔区11，使得所述集流体1尽可能被覆盖，避免针刺时裸露的铝箔直接与负极片接触而出现短路现象，进一步提高锂离子电池的安全性。
37.如图3-4所示，在另一实施例中，所述第一活性物质层2以及第二活性物质层3上开设有露出所述集流体1的第二空箔区12，所述第二空箔区12用于极耳焊接
38.如上所述，正极片中极耳也可位于集流体的中部，对于该种内嵌式极耳的正极片结构，本实用新型通过在第一活性物质层2以及第二活性物质层3上开设用于极耳焊接的第二空箔区12，优选所述极耳恰好填充满所述第二空箔区12，使得所述集流体1尽可能被覆盖，避免针刺时裸露的铝箔直接与负极片接触而出现短路现象，同时不影响第二正极活性
物质层3的工作效果。
39.在优选的实施例中，所述正极片还包括极耳(未图示)，所述极耳设置于所述第一空箔区11或者第二空箔区12上，所述极耳与所述集流体1固定连接。
40.在一些实施例中，所述绝缘层4为陶瓷材料绝缘层；
41.所述陶瓷材料绝缘层为氧化铝材料绝缘层、氧化镁材料绝缘层、氧化锆材料绝缘层或勃姆石材料绝缘层。
42.所述陶瓷材料绝缘层具有良好的电绝缘性能，同时具有一定的机械强度，满足正极片的力学性能，所述绝缘层4除陶瓷材料以外还包括粘结剂，所述粘结剂用于将陶瓷材料粘接到所述集流体1的表面，所述粘结剂可采用本领域采用粘结剂在此不做特别限定，例如，聚偏氯乙烯、丁苯橡胶等。
43.在优选的实施例中，陶瓷材料以及粘结剂通过溶剂进行混合分散后可通过辊压或者喷涂等方式施加到集流体1的表面，干燥后即可得到所述绝缘层4，所述溶剂可采用本领域常用溶剂在此不做特别限定，例如，水、n-甲基吡咯烷酮(nmp)等。
44.在一些实施例中，所述绝缘层4的厚度为1～10μm。
45.所述绝缘层4主要用于对所述集流体1的裸露区域进行保护，避免裸露的集流体1直接与负极片接触而出现短路现象，若所述绝缘层4的厚度小于1μm时，过薄的绝缘层4容易被刺穿，起不到良好的保护作用，若所述绝缘层4的厚度大于10μm时，过厚的绝缘层4会增加电芯厚度，降低电池的能量密度，因此优选所述绝缘层4的厚度为1～10μm，既能提高电池的安全性能，同时不会降低电池能量密度。
46.在一些实施例中，所述第一活性物质层2的厚度为1～10μm。
47.所述第一活性物质层2主要用于增大电池的膜片电阻以及与集流体的粘结力，若所述第一活性物质层2的厚度小于1时，过薄的第一活性物质层2粘结力偏低，容易从集流体1上脱落，电池失效，同时在针刺时容易被刺穿，引起电池短路现象，若所述第一活性物质层2的厚度大于10μm时，过厚的第一活性物质层2会增加电芯厚度，降低电池的能量密度，因此优选所述第一活性物质层2的厚度为1～10μm，既能提高电池的膜片电阻，有效减少短路现象，提高电池的安全性能，同时不会降低电池能量密度。
48.在一些实施例中，所述第二活性物质层3的厚度为50～300μm。
49.所述第二活性物质层3用于提供电池容量所需的正极活性材料，所述第二活性物质层3可以采用本领域常用正极活性物质层在此不做特别的限定，例如所述第二活性物质层3包括第二导电剂、第二活性物质和第二粘结剂。
50.所述第二导电剂可以采用本领域常用导电剂在此不做特别限定，例如，硬碳、软碳、石墨等，所述第二活性物质可以采用本领域常用活性物质在此不做特别限定，例如，钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂等，所述第二粘结剂可以采用本领域常用粘结剂在此不做特别限定，例如，聚偏氯乙烯、丁苯橡胶等。
51.在优选的实施例中，所述第二活性物质层3还包括第二溶剂，所述第二溶剂可以采用本领域常用溶剂在此不做特别限定，例如，水、n-甲基吡咯烷酮(nmp)等。
52.另一方面，本实用新型实施例还提供了一种锂离子电池，包括负极片、隔膜以及如上所述的正极片。
53.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本
实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种正极片，其特征在于，包括集流体、第一活性物质层和第二活性物质层，所述第一活性物质层设置于所述集流体表面，所述第二活性物质层设置于所述第一活性物质层上背离所述集流体的表面，所述第一活性物质层选自掺杂有陶瓷材料的正极活性物质层。2.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，所述掺杂有陶瓷材料的正极活性物质层选自掺杂有氧化铝粉末、氧化镁粉末、氧化锆粉末或勃姆石粉末的正极活性物质层。3.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，还包括绝缘层，所述绝缘层设置于所述集流体端部的表面，所述绝缘层与所述第一活性物质层并排设置。4.根据权利要求3所述的正极片，其特征在于，所述绝缘层上开设有露出所述集流体的第一空箔区，所述第一空箔区用于极耳焊接。5.根据权利要求3所述的正极片，其特征在于，所述第一活性物质层以及第二活性物质层上开设有露出所述集流体的第二空箔区，所述第二空箔区用于极耳焊接。6.根据权利要求3所述的正极片，其特征在于，所述绝缘层为陶瓷材料绝缘层；所述陶瓷材料绝缘层为氧化铝材料绝缘层、氧化镁材料绝缘层、氧化锆材料绝缘层或勃姆石材料绝缘层。7.根据权利要求3所述的正极片，其特征在于，所述绝缘层的厚度为1～10μm。8.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，所述第一活性物质层的厚度为1～10μm。9.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，所述第二活性物质层的厚度为50～300μm。10.一种锂离子电池，其特征在于，包括负极片、隔膜以及如权利要求1～9任意一项所述的正极片。

技术总结
为克服现有锂离子电池“针刺测试”通过率低的问题，本实用新型提供了一种正极片，包括集流体、第一活性物质层和第二活性物质层，所述第一活性物质层设置于所述集流体表面，所述第二活性物质层设置于所述第一活性物质层上背离所述集流体的表面，所述第一活性物质层选自掺杂有陶瓷材料的正极活性物质层。本实用新型还提供了包括上述正极片的锂离子电池。本实用新型提供的正极片，通过设置掺杂有陶瓷材料的第一活性物质层，提高了锂离子电池的膜片电阻，降低针刺时短路功率，对集流体起到保护作用，减少短路现象，有效避免了针刺时铝箔直接与负极片接触而导致电池短路现象，显著提高了锂离子电池的“针刺测试”通过率。通过率。通过率。


技术研发人员：颜建维 毛钟樟 黄志国 龙兵 胡大林
受保护的技术使用者：惠州市豪鹏科技有限公司
技术研发日：2021.10.28
技术公布日：2022/5/25