[發明專利]一種正極極片以及使用該正極極片的鋰離子電池

有效

• 申請號: 201811151916.1
• 申請日: 2018-09-29
• 公開（公告）號: CN110970613B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 曾毓群;梁成都;盛長亮;黃華鋒;黃起森
• 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: H01M4/485
• 分類號: H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/131;H01M4/1315;H01M10/0525
• 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

本發明提供了一種鋰離子電池，包括正極極片、負極極片、隔離膜以及電解液。正極極片包括正極集流體以及設置在正極集流體表面且含有正極活性材料的正極活性物質層，在正極活性物質層表面設置有不含粘結劑的無機介電層，正極極片的電阻不高于8ohm。由于無機介電層良好的化學穩定性，在高電壓下可以穩定存在，可以減緩正極活性材料因過高電壓引起的活性物質表面結構變化，提高正極材料的穩定性，同時有效隔絕強氧化性的正極活性物質與電解液中穩定性較差的添加劑、溶劑以及隔離膜外表面直接接觸，降低鋰離子電池的產氣量，避免隔離膜表層聚合物在高電壓下失效；正極極片的電阻不高于8ohm有利于保證電池內阻較低、極化較小，循環性能和倍率性能較好。

技術領域

本發明涉及電池技術領域，尤其涉及一種正極極片、其制備方法以及使用該正極極片的鋰離子電池。

背景技術

鋰離子電池由于具有能量密度高、循環壽命長、無污染等特點，使其在電動汽車領域具有廣闊的應用前景。為了滿足廣大消費者對電動汽車續里程的要求，開發具有高比容量的正極活性材料是有效辦法之一。

目前，鋰鎳鈷錳三元材料由于具有較高的理論比容量和安全特性成為了研究的熱點，然而鋰鎳鈷錳三元材料中鎳金屬含量很高使得其具有很強的氧化性，導致電解液容易在正極表面發生電化學氧化反應，同時還會引起鋰鎳鈷錳三元材料結構的變化，鎳、鈷等過渡金屬發生還原反應而溶出，引起鋰離子電池電化學性能的惡化，特別是高溫性能明顯惡化。此外，鋰鎳鈷錳三元材料在制備過程中會加入過量鋰鹽來彌補燒結過程中造成的鋰損失，這樣在制得的正極活性材料表面都會存在少量的Li殘余，其在高溫下會以Li₂O的形式存在，當溫度降低到室溫以后，Li₂O會吸附空氣中的CO₂和H₂O而形成LiOH和Li₂CO₃等殘鋰，這些殘鋰的存在會加劇鋰離子電池的產氣，惡化存儲性能。鋰鎳鈷錳三元材料通常是由一次顆粒團聚形成的二次顆粒形式，抗壓強度較差，破碎后正極活性材料的比表面積顯著增加，導致與電解液接觸面積增大，鋰離子電池的產氣問題進一步惡化。

對電動汽車的應用而言，要求鋰離子電池具有較長的循環壽命和存儲壽命。較長的循環壽命和存儲壽命是為了使電池具有更長的續航里程。此外，還要求鋰離子電池具有穩定的加速性能和功率性能，這就要求鋰離子電池還必須在長期的循環和存儲過程中具有較低的內阻。

發明內容

鑒于背景技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種正極極片及鋰離子二次電池，該鋰離子二次電池具有較低的產氣量，延長鋰離子電池的循環壽命和存儲壽命，并且顯著抑制鋰離子電池在循環和存儲過程中直流內阻的增長。

為了達到上述目的，在本發明的第一方面，本發明提供了一種正極極片，包括正極集流體以及設置于正極集流體的至少一個表面的正極活性物質層，正極活性物質層包含式(1)所示的正極活性物質，

Li_xNi_yCo_zM_kMe_pO_rA_m 式(1)

其中，0.95≤x≤1.05，0≤y≤1，0≤z≤1，0≤k≤1，0≤p≤0.1，y+z+k+p＝1，1≤r≤2，0≤m≤2，m+r≤2，M選自Mn、Al中的一種或兩種，Me選自Zr、Zn、Cu、Cr、Mg、Fe、V、Ti、Y、Nb中的一種或幾種，A選自N、F、S、Cl中的一種或幾種；在正極活性物質層遠離集流體的至少一個表面上設置有不含粘結劑的無機介電層，所述正極極片的電阻R不高于8ohm。

在本發明的第二方面，本發明提供了一種鋰離子電池，其包括根據本發明第一方面的正極極片、負極極片、隔離膜以及電解液，隔離膜設置在正極極片和負極極片之間。

相對于現有技術，本發明至少包括如下所述的有益效果：