[發明專利]一種鋰離子電池正極極片，其制備方法及使用該極片的電池

有效

• 申請號: 201611159708.7
• 申請日: 2016-12-15
• 公開（公告）號: CN106784617B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 李星;張小文;鄒武俊;王衛濤;段建;金海族
• 申請（專利權）人: 寧德時代新能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/131
• 分類號: H01M4/131;H01M4/1391;H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525;H01M10/42
• 代理公司: 北京匯思誠業知識產權代理有限公司 11444
• 代理人: 王剛;龔敏

本申請涉及一種鋰離子電池正極極片，包括集流體和正極活性材料層，還包括位于集流體和正極活性材料層之間的過渡層，該過渡層包括陶瓷材料、導電劑和粘結劑，該陶瓷材料為負溫度系數半導體陶瓷材料。本申請提供的正極極片能夠解決當前鋰離子電池在低溫充電過程中容易析鋰，從而導致電池容量衰減快，安全風險高的問題，且不影響電池在常溫及高溫下的使用。同時，該過渡層還可以增加正極活性物質與集流體之間的粘結力，減小正極極片在循環過程中的膨脹，保證導電網絡的有效性，延長電芯的使用壽命。

技術領域

本申請涉及鋰離子電池技術領域，具體講，涉及一種鋰離子電池正極極片，其制備方法，及使用該正極極片的鋰離子電池。

背景枝術

近年來，鋰離子電池得到了迅速發展，同時對其要求也越來越高。鋰離子電池一般需要滿足以下特點：(1)高能量和高功率密度；(2)工作溫度范圍寬，環境適應性強；(3)長的循環壽命及使用年限；(4)突出的安全可靠性。

鋰離子電池在常溫下表現出很好的性能，而在低溫下的性能明顯變差。低溫對鋰離子電池性能的影響主要涉及以下幾方面：(1)降低電解液和SEI膜的導電性；(2)限制了鋰離子在石墨陽極中的擴散；(3)與前兩個因素有關的高的陽極極化；(4)增加了電解液/電極界面間電荷傳遞的阻力。現有的鋰離子電池使用的負極材料主要為石墨負極材料，石墨類材料的嵌鋰電位相對Li⁺/Li僅為0.1～0.2V，低溫下電極材料中鋰離子、電子遷移的阻力較大，表現為電極的阻抗大，極化電位大，石墨類材料的嵌鋰電位降低，極易造成負極析鋰，這個過程不可逆。如果在低溫下重復充電,會迅速降低鋰離子電池的容量，減少鋰離子電池的服役壽命。同時金屬鋰可能會在碳電極表面析出而形成鋰枝晶，枝晶進一步生長，則可能刺穿隔膜，造成正負極相接，從而引起短路，對電池造成損害,降低電池的安全性,特別是在受到外界的擠壓,沖擊等，對鋰離子電池的安全性能造成很大的危害。

有鑒于此，有必要提供一種在低溫下具有良好抗析鋰能力的鋰離子電池。

發明內容

本申請的首要發明目的在于提出一種鋰離子電池正極極片。

本申請的第二發明目的在于提出該正極極片的制備方法。

本申請的第三發明目的在于提出使用該正極極片的鋰離子電池。

為了完成本申請的目的，采用的技術方案為：

本申請涉及一種鋰離子電池正極極片，包括集流體和正極活性材料層，還包括位于所述集流體和所述正極活性材料層之間的過渡層，所述過渡層包括陶瓷材料、導電劑和粘結劑，所述陶瓷材料為負溫度系數半導體陶瓷材料。

優選地，所述陶瓷材料為La(Mn_xTi_y)O₃，其中0.3≤x≤0.4，0.6≤y≤0.7。

優選地，所述陶瓷材料的粒徑為0.01-1μm。

優選地，所述陶瓷材料在所述過渡層中的重量含量為20-65wt％，優選20-30％。

優選地，所述導電劑在所述過渡層中的重量含量為5-35wt％，所述粘結劑在所述過渡層中的重量含量為5-65wt％。

優選地，所述過渡層的厚度為2-25μm，優選為4-15μm。

優選地，所述導電劑選自零維碳材料、一維碳材料和二維碳材料中的至少一種；更優選地，所述零維碳材料為富勒烯、碳黑中的至少一種；所述一維碳材料選自碳纖維、碳納米管中的至少一種；所述二維碳材料選自石墨、石墨烯和碳納米帶中的至少一種；所述三維碳材料為金剛石。

優選地，所述粘結劑為水性粘結劑或油性粘結劑，所述水系粘結劑選自丁苯橡膠、水系丙烯酸樹脂、羧甲基纖維素中的至少一種，所述油性粘結劑選自聚偏氟乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚乙烯醇中的至少一種。