[發明專利]鋰離子電池正極片及其制備方法

有效

• 申請號: 201610331430.0
• 申請日: 2016-05-18
• 公開（公告）號: CN107403905B
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發明（設計）人: 蔣晨曦;魏奕民;陳宏浩;劉曉勇;牛少軍
• 申請（專利權）人: 寧德新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/131
• 分類號: H01M4/131;H01M4/1391;H01M4/04;H01M10/0525
• 代理公司: 44202 廣州三環專利商標代理有限公司
• 代理人: 王基才

本發明公開了一種鋰離子電池正極片的制備方法，其包括以下步驟：提供正極集流體；制備含有晶型為層狀結構的正極活性材料的正極漿料，將正極漿料均勻分布在正極集流體上，干燥后經一次冷壓、切片制得正極片；用溶劑對正極片進行浸潤處理；以及經干燥、二次冷壓制得鋰離子電池正極片。本發明采用溶劑對一次冷壓后的正極片進行浸潤處理，可有效降低正極片的殘余應力，降低正極片的膨脹，減少鋰離子電池的厚度，提高鋰離子電池的能量密度。在后續充放電循環過程中，正極活性材料顆粒間接觸更緊密，鋰離子電池的循環性能得到顯著改善。此外，本發明還公開了一種根據本發明制備方法制得的鋰離子電池正極片以及采用鋰離子電池正極片的鋰離子電池。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，更具體地說，本發明涉及一種鋰離子電池正極片及其制備方法。

背景技術

近年來，隨著智能手機、平板電腦、可穿戴設備等電子設備的普及和輕薄化，對消費類鋰離子電池的能量密度的要求也越來越高。

鋰離子電池的能量密度按以下公式計算：初始體積能量密度＝電池首次放電能量(電池容量×放電平臺)/(電池長×寬×厚)。從前述計算公式可知，在相同的材料體系(電池容量和放電平臺一致)和電池長寬尺寸下，影響鋰離子電池能量密度的是鋰離子電池的厚度。

鋰離子電池的厚度是由正、負極活性材料以及集流體、隔離膜等輔材的厚度決定的。由于輔材的厚度不會變化，厚度的增長來自正、負極片的膨脹。以商業化的鈷酸鋰和石墨分別為正、負極活性材料的鋰離子電池為例，從冷壓到分容，鋰離子電池的厚度增加約7％，其中，5％是由石墨負極的膨脹導致，2％由鈷酸鋰正極的膨脹導致。

因此，減小正極片從冷壓到分容的厚度膨脹對鋰離子電池初始體積能量密度的提升效果顯著。此外，經過上百次的充放電循環過程，隨著正極活性材料不斷的嵌/脫鋰及冷壓殘余應力的釋放，會造成鋰離子電池約10％左右的厚度膨脹，其中，約7％是由石墨負極的膨脹導致，約3％為鈷酸鋰正極的膨脹導致，鋰離子電池厚度的增加勢必降低鋰離子電池在使用過程中的體積能量密度。

正極片的膨脹還會導致正極活性材料顆粒間的接觸變差，導電性變差，阻抗增加，從而進一步惡化鋰離子電池的電化學性能。

正極片冷壓前，正極活性材料顆粒、粘結劑及導電劑均處于蓬松狀態，例如，鈷酸鋰正極涂布后初始堆積密度為2～2.5g/cc。在冷壓過程中，正極活性材料、粘結劑和導電劑受到快速劇烈壓縮，正極堆積密度瞬間提高至3.8～4.2g/cc，厚度壓縮至初始厚度的40％～70％。在此過程中，正極活性材料顆粒之間勢必產生使極片恢復到受壓前狀態的相互作用的排斥力。但是，由于受到相互間粘結力作用，抵消了部分正極活性材料顆粒間的排斥力，使其無法徹底膨脹，即應力無法徹底釋放，稱為殘余應力。在后續的加工及充放電過程中，殘余應力不斷釋放，造成正極片的快速膨脹及電芯厚度的增加，導致能量密度損失和循環性能惡化。

現有的降低正極片殘余應力的方法主要是通過高溫熱處理或通過長時間靜置，但是，這兩種方法均不能有效降低殘余應力，并且耗時長、效率低。

有鑒于此，確有必要提供一種鋰離子電池正極片及其制備方法。

發明內容

本發明的目的在于：克服現有技術的不足，提供一種鋰離子電池正極片及其制備方法，其可降低正極片冷壓殘余應力，降低制備過程中的正極片膨脹及充放電過程中的正極片膨脹。

為了實現上述發明目的，本發明提供了一種鋰離子電池正極片的制備方法，其包括以下步驟：

提供正極集流體；

制備含有晶型為層狀結構的正極活性材料的正極漿料，將正極漿料均勻分布在正極集流體上，干燥后經一次冷壓、切片制得正極片；

用溶劑對正極片進行浸潤處理；以及

經干燥、二次冷壓制得鋰離子電池正極片。