[發明專利]一種正極極片以及鋰離子二次電池

有效

• 申請號: 201811604370.0
• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN111370647B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 王耀輝;郭明奎;黃亞萍
• 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: H01M4/13
• 分類號: H01M4/13;H01M4/62;H01M10/0525;H01M10/058;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

本發明提供一種正極極片，包括在集流體至少一側表面設置的第一活性物質層和第二活性物質層，以及設置在第一活性物質層與第二活性物質層之間的交聯層，交聯層包括交聯劑，其中所述交聯劑為具有化學式A_aX_bO_c表示的弱堿性金屬鹽，A選自Li、Na、K、Mg、Ca、Mn、Ni中的一種或多種元素，X選自B、S、Si、C、P中的一種或多種元素，O表示氧原子，a、b、c的數值取決于元素A和X的化合價態。正極極片的交聯層主要為弱堿類物質，可以與正極粘結劑聚偏氟乙烯支鏈上的H和F反應，從而起到交聯粘結劑的作用，粘結劑在交聯后將完全固化，不再產生額外應力，同時也不會二次溶解于第二次涂布的活性物質層，不會產生開裂現象。

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池技術領域，具體地涉及一種正極極片以及包括該正極極片的鋰離子二次電池。

背景技術

隨著動力電池在電動車方面的應用及推廣，電芯的能量密度受到越來越多的關注和挑戰。在不斷改善和提升能量密度的工作中，目前最為有效方案是提高正極涂布重量(提升幅度≥40％)，可以很大程度降低集流體基材及隔膜基材的使用量，將省出來的空間用于能量密度提升。但是，涂布重量增加后，在極片涂布烘烤時，由于應力增加，會出現嚴重的涂層開裂問題，這很大程度阻礙了正極高涂布重量技術的應用，影響了電芯能量密度的提升幅度。

目前，對于高涂布重量正極在涂布干燥過程中出現的開裂問題，主要的解決方法是降低涂布速度，降低烘箱溫度，從而降低極片烘干速度，防止極片中的溶劑過快揮發導致應力過大而導致極片涂層開裂。但是，這種降低涂布速度降低烘箱溫度的方法雖然可以解決涂層開裂的問題，卻很大程度抑制了工業化生產，極大程度增加了制造成本，很難實現量產。

發明內容

為解決正極高涂布重量時極片涂層開裂問題，以及為了將高涂布重量極片實現工業化生產，以達到提高電芯能量密度和降低物料成本的目的，本發明提供了一種正極極片。

本發明提供的正極極片包括在集流體至少一側表面設置的第一活性物質層和第二活性物質層，以及在第一活性物質層與第二活性物質層之間設置的交聯層，所述交聯層包括交聯劑，所述交聯劑為具有式(I)所示結構的弱堿性金屬鹽：

A_aX_bO_c (I)

A選自Li、Na、K、Mg、Ca、Mn、Ni中的一種或多種元素，X選自 B、S、Si、C、P中的一種或多種元素，O表示氧原子，a、b、c的數值取決于元素A和X的化合價態。

在本發明的正極極片中，所述交聯劑的粉體的pH為7.5-9.5。在本發明的方法中，交聯劑粉體pH值的測定方法為：在25℃下，取商購得到或自行制備得到的第二正極活性材料5g，加入到500ml去離子水中，通過磁力攪拌器以30r/min的速度攪拌2h后，放入超聲清洗儀中超聲2h，均勻分散后的溶液放置1h后，采用pH測試儀測定溶液的pH值。

優選地，所述交聯劑選自NaHCO₃、Na₂CO₃、NaHSiO₃、Na₂SiO₃、 KHCO₃、K₂CO₃、KHSiO₃、K₂SiO₃、LiHCO₃、Li₂CO₃、LiHSiO₃、Li₂SiO₃的一種或多種。

在本發明的正極極片中，所述交聯劑的顆粒的平均粒徑D1為0.01 μm～5μm。交聯劑顆粒尺寸太小交聯層在發生交聯后，由于顆粒團聚導致交聯層過于密實，導致第一活性層與第二活性層間的電解液流通惡化。同時由于團聚也會導致涂層不均勻，而顆粒尺寸過大將導致交聯層厚度過厚，影響電極厚度及電芯能量密度。