[發明專利]一種富鋰錳基材料鋰離子電池正極及包含該正極的鋰離子電池

有效

• 申請號: 201611239144.8
• 申請日: 2016-12-28
• 公開（公告）號: CN106784789B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 邵澤超;武兆輝;王建濤;李先季;高敏;龐靜;盧世剛
• 申請（專利權）人: 國聯汽車動力電池研究院有限責任公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/62;H01M4/64;H01M10/0525
• 代理公司: 北京智橋聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 11560
• 代理人: 商曉莉

本發明涉及一種富鋰錳基材料鋰離子電池正極，包括正極集流體和涂覆于正極集流體上的正極材料層，所述正極材料層包括正極活性物質，所述正極活性物質為富鋰錳基材料，所述正極集流體為表面涂覆有第一導電涂層和第二導電涂層的導電基體，所述第一導電涂層為導電劑與聚偏氟乙烯的混合物，導電劑為導電炭黑、導電石墨、碳納米管、石墨烯、碳纖維中的一種或幾種，所述第一導電涂層覆蓋在導電基體表面，所述第二導電涂層為聚苯胺與聚偏氟乙烯的混合物，所述第二導電涂層覆蓋在第一導電涂層表面。本發明還提供了包含該富鋰錳基材料鋰離子電池正極的鋰離子電池，該電池具有低直流內阻、高倍率性能、較長的循環壽命等優點。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池領域，尤其涉及一種富鋰錳基材料鋰離子電池正極及包含該正極的鋰離子電池。

背景技術

鋰離子電池正在對人們的生產生活產生越來越深刻的影響，在現代社會中得到日益廣泛的應用，不僅在移動電話、筆記本電腦、電動工具等便攜式電器中，在電動汽車領域也有著非常好的應用前景。人們對鋰離子電池的需求也在不斷提高，尤其是電動汽車迫切需要高安全性、高能量密度、高功率、大容量、長壽命、低成本的鋰離子電池。

近年來，富鋰錳基正極材料xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂(其中M為Co、Mn、Ni、Cr、Fe、Al中的一種或幾種，且0<x<1)因具有高容量、低材料成本、高工作電壓等技術優點而在鋰離子電池正極材料體系中受到了廣泛的關注，成為該領域技術人員的研究熱點，同時也成為了高能量型鋰離子電池的優選正極材料之一。盡管富鋰錳基正極材料具有很高的比容量，但由于其結構的不穩定，且組分中含有大量導電性極差的Li₂MnO₃，其在鋰離子電池中的應用仍存在著充放電過程中體積效應明顯、循環性能差、倍率性能差等問題。

為了突破富鋰錳基鋰離子電池的應用瓶頸，必須提出一種良好的方法以有效提升其循環性能和倍率性能。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有的富鋰錳基鋰離子電池存在的充放電過程中體積效應明顯、倍率性能較差、循環性能較差等技術問題，而提供了一種具有低直流內阻、高倍率性能和較長循環壽命的鋰離子電池。

本發明采用如下技術方案：

一種富鋰錳基材料鋰離子電池正極，包括正極集流體和涂覆于正極集流體上的正極材料層，所述正極材料層包括正極活性物質、正極導電劑、正極粘結劑，所述正極活性物質為富鋰錳基材料，所述正極集流體為表面涂覆有第一導電涂層和第二導電涂層的導電基體，所述第一導電涂層為導電劑與聚偏氟乙烯的混合物，導電劑為導電炭黑、導電石墨、碳納米管、石墨烯、碳纖維中的一種或幾種，所述第一導電涂層覆蓋在導電基體表面，所述第一導電涂層中導電劑與聚偏氟乙烯的占比為(80～99):(1～20)，所述第二導電涂層為聚苯胺與聚偏氟乙烯的混合物，所述第二導電涂層覆蓋在第一導電涂層表面，所述第二導電涂層中聚苯胺與聚偏氟乙烯的占比為(70～99):(1～30)。

在本技術方案中，所述正極活性物質為富鋰錳基材料，其通式為：xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂，其中，M為Co、Mn、Ni、Cr、Fe、Al中的一種或幾種，且0<x<1；所述正極導電劑為導電炭黑、導電石墨、碳納米管、石墨烯、碳纖維、聚苯胺中的一種或幾種；所述正極粘結劑為羧甲酸纖維素鈉與丁苯橡膠組合、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯酸酯中的一種或幾種，其中正極中各組分的質量百分含量為：正極活性材料80～98％，導電劑1～10％，正極粘結劑1～10％。

所述導電基體為鋁箔。

所述正極集流體上的第一導電涂層負載量為0.1～10.0g/m²，涂層厚度為0.1～10μm。