[發明專利]一種雙層結構正極極片、及其制備方法和用途

在審

• 申請號: 201811450509.0
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN109560249A
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 巫湘坤;張鎖江;宋開放;張蘭;陳占
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所;河北艾普艾科技發展有限公司
• 主分類號: H01M4/131
• 分類號: H01M4/131;H01M4/136;H01M4/1391;H01M4/1397;H01M4/04;H01M10/0525
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明涉及一種雙層結構正極極片，所述正極極片包括集流體和設置于所述集流體兩側的正極活性單元；所述正極活性單元包括設置于所述集流體兩側的第一電極材料層和設置于所述第一電極材料層表面的第二電極材料層；所述第一電極材料層的孔隙率為15％～22％；所述第二電極材料層的孔隙率為25％～50％。本發明采用正極活性單元中孔隙率逐漸升高的雙層孔隙結構，即第二電極材料層的孔隙率＞第一電極材料層的孔隙率，提高了正極材料中電解液的浸潤性、鋰離子的有效擴散系數和正極活性物質的利用率，進而提高了正極材料實際發揮的克容量。

技術領域

本發明屬于電池領域，具體涉及一種雙層結構正極極片、及其制備方法和用途。

背景技術

鋰離子電池廣泛應用于儲能及電動汽車等領域，伴隨工業技術的快速發展，各應用領域，特別是電動汽車的發展，對鋰離子電池提出了更高的要求，在保證良好的安全性、循環壽命和倍率性能的情況下，不斷提高鋰離子電池能量密度，開發高比能量的鋰離子電池成為未來發展的必然趨勢。

目前，世界各國都在加大對鋰離子電池研究的投入，并且對電池的各個方面進行研究，目的都是提高鋰離子電池的能量密度、功率密度、安全性和壽命等。想要提高電池的比能量，首先對材料、電解液以及隔膜的要求較高，但是電池極片的設計和制作工藝也是提高電池比能量必不可少的一部分。

提高極片的涂布量是一種有效提升能量密度的辦法，能夠降低集流體、輔助材料的占比。另外，高容量的硅碳復合負極材料也開始在工業界應用，而硅碳負極容量甚至超過1000mAh/g，而與之相匹配的正極極片的厚度比負極大很多。然而，隨著正極極片厚度的增加，在較高倍率下，鋰離子擴散動力學受限，電極活性物質利用率隨之下降，電池能量密度受損。

CN101635344公開了一種二次鋰離子電池的正極極片，其包括正極集流體和雙面涂布于正極集流體的膜片，所述膜片包括至少兩層膜片層，所述至少兩層膜片層的構成材料或配比不同，具有不同的層間導電率。所述二次鋰離子電池正極極片中多層結構的膜片在較低倍率下不易于從正極集流體上脫落，然而在較高倍率下，電化學性能和安全性能性能較差。

CN104916869B公開了基于無機固態鋰離子電解質材料的多孔-致密雙層電解質陶瓷燒結體、全固態二次鋰離子電池、全固態二次鋰-空氣電池，及其制備方法，多孔-致密雙層電解質陶瓷燒結體的制備方法包括如下步驟：(a)提供所述無機固態鋰離子電解質的粉體；(b)將部分所述粉體與造孔劑進行混合，得到混合粉體；(c)利用其余部分所述粉體和所述混合粉體形成坯體，其中，所述坯體包括相互層疊的第一坯體層和第二坯體層，由其余部分所述粉體形成所述第一坯體層，并由所述混合粉體形成所述第二坯體層；(d)將所述坯體進行燒結，燒去所述造孔劑，得到所述多孔-致密雙層電解質陶瓷燒結體，其中，所述第一坯體層形成致密層，所述第二坯體層形成多孔層。所述制備方法制備得到的多孔-致密雙層電解質陶瓷燒結體中電解液浸潤性較差，電化學性能較差。

CN105514349B公開了一種鋰離子電池正極片及其制備方法，所述鋰離子電池正極片包括集流體、導電涂層和電極層；所述導電涂層包括靠近正極集流體側的第一層和靠近電極層一側的第二層；所述第一層由含有粘結劑、導電劑和水的第一導電涂料形成，所述第二層由含有粘結劑、溶脹劑、交聯劑、導電劑和水的第二導電涂料形成；粘結劑為含酰胺基團的聚烯烴樹脂。所述鋰離子電池正極片中，電解液浸潤性較差，進而導電性能較差，無法滿足優異鋰離子電池正極片的要求。

因此，本領域需要開發一種新型鋰離子電池正極極片，使其具有良好的電化學性能，并且制備過程簡單，可工業化生產。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的之一在于提供一種雙層結構正極極片，所述正極極片包括集流體和分別設置于所述集流體兩側的正極活性單元；

所述正極活性單元包括在所述集流體一側依次設置的第一電極材料層和第二電極材料層。