正极片、二次电池的制作方法

    专利查询2025-08-08  16


    本发明涉及二次电池,特别涉及一种正极片、二次电池。


    背景技术:

    1、锂离子电池具有能量密度高、无记忆效应、循环寿命长、环境友好等优点,并且能够适应各种环境,广泛应用于3c、电动汽车和电动工具等产品中。

    2、随着锂电池行业的竞争越来越激烈,客户对锂电池安全性的要求也越来越高,而在正极集流体上涂覆安全涂层是为提高电池安全性而采用的常用措施之一。一般来说,安全涂层中包含一定比例的无机填料,导电剂和粘结剂。所述无机填料可以是氧化铝和勃姆石等惰性物质,也可以是磷酸铁锂和磷酸锰铁锂等能够提供一定容量,同时具有良好热稳定性的活性物质。

    3、使用安全涂层能够极大地提高电池的安全性,但安全涂层的引入也会显著增加电芯内阻,导致电芯的低温放电性能和循环性能出现恶化。


    技术实现思路

    1、本发明的主要目的是提出一种正极片、二次电池,旨在解决现有锂电池的安全涂层会导致电芯的低温放电性能和循环性能出现恶化的问题。

    2、为实现上述目的,本发明提出一种正极片,所述正极片包括:

    3、集流体;

    4、设置于所述集流体的至少一侧表面的多功能涂层;

    5、设置于所述多功能涂层远离所述集流体一侧表面的正极活性物质层;

    6、其中,所述多功能涂层的成分包括固态电解质、第一导电剂和第一粘结剂,所述多功能涂层的电阻、总厚度和所述正极片的电阻满足关系式:2≤r1*r2*d≤45,其中,r1为所述多功能涂层的电阻,r2为所述正极片的电阻,d为所述多功能涂层的总厚度;

    7、所述固态电解质占所述多功能涂层的质量比c与所述固态电解质在常温下的离子电导率满足关系式:

    8、优选地,所述多功能涂层的电阻、总厚度和所述正极片的电阻满足关系式:15≤r1*r2*d≤35。

    9、优选地,所述固态电解质占所述多功能涂层的质量比c与所述固态电解质常温时的离子电导率满足关系式:

    10、优选地,所述多功能涂层的总厚度d为1μm~20μm;更优选地,所述多功能涂层的总厚度d为7.5~10.3μm。

    11、优选地,在0.4t的测试压力下测试,所述多功能涂层的电阻r1为0.5ω~5ω,更优选为1.2ω~1.9ω。

    12、优选地,所述多功能涂层中固态电解质、第一导电剂、第一粘结剂的质量比为(1~95)∶(0.5~5)∶(0.5~10)。

    13、优选地,所述第一导电剂选自导电炭黑和碳纳米管中的一种或两种。

    14、优选地,所述第一粘结剂选自聚偏氟乙烯、丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠和聚丙烯酸酯中的至少一种。

    15、优选地,所述多功能涂层还包括热稳定活性物质和惰性无机填料中的至少一种。

    16、优选地,所述多功能涂层中固态电解质、第一导电剂、第一粘结剂、热稳定活性物质、惰性无机填料的质量比为(1~95)∶(0.5~5)∶(0.5~10)∶(1~95)∶(1~95)。

    17、优选地,所述热稳定活性物质选自磷酸铁锂和磷酸锰铁锂中的一种或两种;优选地,所述惰性无机填料选自氧化铝和勃姆石中的一种或两种。

    18、优选地,所述多功能涂层的双面涂覆面密度为2mg/1540.25mm2~35mg/1540.25mm2。

    19、优选地,所述固态电解质选自li1+xalxm2-x(po4)3、li7la3n2o12、li3yla2/3-ytio3、li7-zla3zr2-ztazo12和li2+a-bzrcl6-a-boa中的至少一种,其中,0<x<0.5,m选自ti和/或ge,n选自zr、sn、ta中的至少一种,0<y<0.16,0<z<2,0≤a≤2,0≤b≤0.75。

    20、优选地,所述固态电解质的粒径dv50为0.2μm~1.5μm。

    21、本发明进一步还提供一种二次电池,包括正极片、负极片以及间隔于所述正极片和所述负极片之间的隔膜,所述正极片为如前述记载的正极片。

    22、本发明技术方案的有益效果在于:本发明通过在正极片的集流体和活性物质层之间设置多功能涂层,多功能涂层中含有固态电解质,并调控2≤r1*r2*d≤45和有效提高了电池的低温放电性能和循环性能,并且能够兼顾电芯的安全性能。



    技术特征:

    1.一种正极片,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的正极片,其特征在于,所述多功能涂层的电阻、总厚度和所述正极片的电阻满足关系式:15≤r1*r2*d≤35。

    3.根据权利要求1所述的正极片,其特征在于,所述固态电解质占所述多功能涂层的质量比c与所述固态电解质在常温下的离子电导率满足关系式:

    4.根据权利要求1至3任一项所述的正极片,其特征在于,所述多功能涂层的总厚度d为1μm~20μm;

    5.根据权利要求4所述的正极片,其特征在于,所述多功能涂层中固态电解质、第一导电剂、第一粘结剂的质量比为(1~95):(0.5~5):(0.5~10);

    6.根据权利要求5所述的正极片,其特征在于,所述第一导电剂选自导电炭黑和碳纳米管中的一种或两种;和/或,所述第一粘结剂选自聚偏氟乙烯、丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠和聚丙烯酸酯中的至少一种。

    7.根据权利要求1所述的正极片,其特征在于,所述多功能涂层还包括热稳定活性物质和惰性无机填料中的至少一种;

    8.根据权利要求7所述的正极片,其特征在于,所述多功能涂层的双面涂覆面密度为2mg/1540.25mm2~35mg/1540.25mm2;

    9.根据权利要求1所述的正极片,其特征在于,所述固态电解质选自li1+xalxm2-x(po4)3、li7la3n2o12、li3yla2/3-ytio3、li7-zla3zr2-ztazo12和li2+a-bzrcl6-a-boa中的至少一种,其中,0<x<0.5,m选自ti和/或ge,n选自zr、sn、ta中的至少一种,0<y<0.16,0<z<2,0≤a≤2,0≤b≤0.75;和/或,所述固态电解质的粒径dv50为0.2μm~1.5μm。

    10.一种二次电池,包括正极片、负极片以及间隔于所述正极片和所述负极片之间的隔膜,其特征在于,所述正极片为如权利要求1至9任一项所述的正极片。


    技术总结
    本发明公开一种正极片、二次电池,所述正极片包括:集流体;设置于所述集流体的至少一侧的多功能涂层;设置于所述多功能涂层远离所述集流体一侧表面的正极活性物质层;其中,所述多功能涂层的成分包括固态电解质、第一导电剂和第一粘结剂,所述多功能涂层的电阻、正极片的电阻和厚度满足关系式:2≤R<subgt;1</subgt;*R<subgt;2</subgt;*d≤45,其中,R<subgt;1</subgt;为所述多功能涂层的电阻,R<subgt;2</subgt;为所述正极片的电阻,d为所述多功能涂层的总厚度;所述固态电解质占所述多功能涂层的质量比c与所述固态电解质在常温下的离子电导率满足关系式:本发明有效提高了电池的低温放电性能和循环性能,并且能够兼顾电芯的安全性能。

    技术研发人员:黄旭,魏小亮,朱燕华,谭远高
    受保护的技术使用者:浙江锂威能源科技有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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