[發(fā)明專利]一種鋰離子電池正極極片及其制備方法和含有該極片的鋰離子電池

在審

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• 申請日: 2012-12-06
• 公開（公告）號: CN103855401A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈晞;尹斌;梁美浩;張淑靜;江文鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 上海比亞迪有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/131;H01M4/1391;H01M10/0525
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池領(lǐng)域，尤其涉及鋰離子電池正極極片及其制備方法和含有該極片的鋰離子電池。

背景技術(shù)

鋰離子電池作為一種高性能新型綠色二次電池，在移動電話、筆記本、攝像機(jī)等數(shù)碼市場中占據(jù)主要地位，已經(jīng)成為民用電子產(chǎn)品的主要來源。近年來，隨著科技的進(jìn)步，電子產(chǎn)品、電動汽車、醫(yī)療設(shè)備和航天航空等領(lǐng)域?qū)δ茉O(shè)備的要求日益提高，高能量密度、長循環(huán)壽命的鋰離子電池得到廣泛應(yīng)用。對開發(fā)高能量、小型化、大倍率的新型電極材料提出了越來越高的要求。但困擾鋰離子電池關(guān)鍵性技術(shù)集中在能夠兼有高容量、快速充放電能力以及低成本的新型電極材料上。其中，傳統(tǒng)的LiCoO₂容量低、成本高；LiNiO₂合成條件苛刻，可逆性差；價(jià)格相對低廉的LiFePO₄離子導(dǎo)電率低，而實(shí)際比容量僅約160mAh/g。采用這些正極材料的鋰離子電池很難滿足高容量、高能量密度的產(chǎn)品需求。

富鋰型錳基固溶體材料（xLi₂MnO₃.(1-x)LiMO₂）作為一類高容量材料，主要是由Li₂MnO₃與層狀材料LiMO₂(M=Co,?Fe，?Ni_1/2Mn_1/2…)形成的固溶體。它具有現(xiàn)有正極材料近兩倍的高比容量；并以錳金屬為基礎(chǔ)原料，可顯著降低產(chǎn)品成本。基于此，富鋰型錳基固溶體材料及其體系已成為當(dāng)前鋰離子蓄電池正極材料的研究熱點(diǎn)。然而，該類材料較差的倍率性能、較大的首次不可逆損失以及不可逆相變等這些不利因素限制其商業(yè)化應(yīng)用。與此同時(shí)，該材料在循環(huán)和儲存過程中出現(xiàn)金屬溶出并沉積于負(fù)極，使得負(fù)極電解質(zhì)界面膜的組分、結(jié)構(gòu)與性能劣化，導(dǎo)致縮短電池的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中錳基固溶體材料導(dǎo)電性差、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差、容量保持率低的技術(shù)問題，提供一種導(dǎo)電性好、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，容量保持率高的含錳基固溶體材料的鋰離子電池正極片及其制備方法和含有該正極極片的鋰離子電池。

本發(fā)明提供了一種鋰離子電池正極極片，該正極極片包括集流體、位于集流體正反兩面的正極活性膜層和位于集流體與正極活性膜層之間的導(dǎo)電膜層；所述正極活性膜層包含第一粘結(jié)劑、正極導(dǎo)電劑、稀土氧化物和正極活性物質(zhì)。

本發(fā)明還提供了一種本發(fā)明所述的正極極片的制備方法，該方法包括以下步驟：

S1，制備導(dǎo)電膜層：配制含有導(dǎo)電活性物質(zhì)、第二粘結(jié)劑和極性溶劑的第一混合溶液并將其涂覆于正極集流體正反兩面上，然后真空干燥得到涂覆有導(dǎo)電膜層的正極集流體；

S2，制備活性膜層：配制含有有機(jī)溶劑、第一粘結(jié)劑、正極導(dǎo)電劑、稀土氧化物和正極活性物質(zhì)的第二混合物并將其涂布在涂覆有導(dǎo)電膜層的正極集流體的表面上，烘干即得到正極極片。

本發(fā)明還提供了一種鋰離子電池，該電池包括殼體、位于殼體內(nèi)部的極芯、密封殼體的蓋板及位于殼體內(nèi)部處于極芯之間的電解液；所述極芯包括正、負(fù)極片及位于正負(fù)極片之間的隔膜；所述正極片為本發(fā)明所述的正極極片。

本發(fā)明中的正極極片中的導(dǎo)電涂層不僅有效增強(qiáng)了活性膜層與正極集流體之間的粘結(jié)力，而且改善材料的電接觸、降低電池阻抗，從而提高電池的放電效率和倍率性能，并且電池電極不易極化，從而延長了電池使用壽命。正極活性膜層中摻雜的稀土氧化物一方面可以消耗電解質(zhì)中氫氟酸，降低氫氟酸對活性材料的侵蝕作用，稀土元素另一方面可以釘扎在晶界上，達(dá)到抑制金屬元素溶出，改善電池循環(huán)性能和使用壽命。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明提供了一種鋰離子電池正極極片，該正極極片包括集流體、位于集流體正反兩面的正極活性膜層和位于集流體與正極活性膜層之間的導(dǎo)電膜層；所述正極活性膜層包含第一粘結(jié)劑、正極導(dǎo)電劑、稀土氧化物和正極活性物質(zhì)。

本發(fā)明所述的離子電池正極極片，在集流體正反兩面涂有導(dǎo)電膜層作為過渡粘結(jié)層，起著增強(qiáng)活性膜層與集流體的粘結(jié)強(qiáng)度和改善正極極片的導(dǎo)電性能的作用；然后在干燥的導(dǎo)電膜層上涂覆正極活性膜層，該正極活性膜層涂覆中摻有稀土氧化物改性劑，起著降低氫氟酸和釘扎晶界的作用，抑制金屬元素溶出，改善電池循環(huán)性能和使用壽命。