[發明專利]一種復合正極片、制備方法及固液混合鋰蓄電池

有效

• 申請號: 201911065109.2
• 申請日: 2019-11-04
• 公開（公告）號: CN110931845B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 許曉雄;丁超;魏引利;密豹豹
• 申請（專利權）人: 浙江鋒鋰新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M10/0562
• 分類號: H01M10/0562;H01M10/058;H01M10/052;H01M4/04;H01M4/13;H01M4/139
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 魯勇杰

本發明涉及鋰蓄電池生產的技術領域，特別涉及一種復合正極片、制備方法及固液混合鋰蓄電池，復合正極片包括集流箔材以及通過靜電紡絲覆于集流箔材表面上的若干正極層；正極層是主要由碳材料、正極活性材料和固態電解質材料混合制成的單層結構，或是主要由碳材料制成的涂碳層、正極活性材料制成的正極活性材料層和固態電解質材料制成的固態電解質層依次復合而成的復合層結構；且復合層結構的正極層中涂碳層覆于集流箔材的表面，其孔徑為10?200nm，厚度為0?5μm。本發明基于特有的噴涂設備進行靜電紡絲，以此在集流體表面噴涂碳材料、正極活性材料、固態電解質材料，最終得到高孔隙率的復合正極片，使得鋰蓄電池具有優異的電池性能。

技術領域

本發明涉及鋰蓄電池生產的技術領域，特別涉及一種復合正極片、制備方法及固液混合鋰蓄電池。

背景技術

目前，鋰蓄電池已經發展到了非常成熟的地步，隨著鋰蓄電池應用范圍不斷擴大，人們對鋰蓄電池的能量密度提出了越來越高的要求?，F有的鋰蓄電池的正極片通常由集流箔材、正極材料和電解質材料復合而成，其在生產過程中，正極材料和電解質材料通過霧化噴涂的方式依次涂布在集流箔材的表面。

隨著技術的發展，集流箔材表面的正極材料和電解質材料的噴涂方法已從人為噴涂模式被噴涂設備所取代，進而提高了生產效率。然而，采用霧化噴涂方式制得的正極片上，正極材料和電解質材料的孔隙率較低。雖然由該正極片制得的鋰蓄電池在低倍率充放電環境中具有較好的性能，但其在高倍率充放電環境中會在電極內產生較高的濃差極化，進而影響鋰蓄電池的電池性能。

發明內容

本發明的第一個目的是提供一種復合正極片，其具有較大的孔隙率和連續的三維導電網絡，能夠有效提高鋰離子和電子的傳輸效率，可以大幅降低其制得的鋰蓄電池的電極內的濃差極化。

本發明的第二個目的在于提供一種復合正極片的制備方法，其采用一臺設備在集流箔材表面連續靜電紡絲出碳層、正極活性材料層和固態電解質層，最終得到高孔隙率的符合正極片，提高了正極片的生產效率，具有設備簡單、可操作性強、成本較低等優點，易于產業化應用。

本發明的第三個目的在于提供一種固液混合鋰蓄電池，具有較高的比容量和比能量。

本發明的上述第一個目的是通過以下技術方案得以實現的：

一種復合正極片，包括集流箔材以及通過靜電紡絲覆于集流箔材表面上的若干正極層；所述正極層是主要由碳材料、正極活性材料和固態電解質材料混合制成的單層結構，或是主要由碳材料制成的涂碳層、正極活性材料制成的正極活性材料層和固態電解質材料制成的固態電解質層依次復合而成的復合層結構；且復合層結構的正極層中涂碳層覆于集流箔材的表面，其孔徑為10nm-200nm，厚度為0-5μm。

通過采用上述技術方案，本申請的復合正極片中，碳材料、正極活性材料和固態電解質分別經靜電紡絲法均勻的涂覆在集流箔材上形成相應的正極層，具有連續貫通的多孔結構以及連續的三維導電網絡。相對于霧化噴涂的方式，本申請制得的正極層中各物質的涂覆更為均勻，且對應形成的孔隙率能夠顯著增加，其中的多孔結構作為離子傳輸通道、三維導電網絡作為電子的傳輸通道，從而有效提高了離子和電子的輸運效率，可以在鋰蓄電池高負載量大倍率放電時大幅降低電極內的濃差極化。此外，本申請的復合正極片中涂碳層和復合固態電解質層均具體高孔隙率，其在浸潤電解液時，電解液填充于孔隙中便于離子的運輸，從而有效提高了鋰蓄電池中鋰離子的利用率。

其中的碳材料按上述參數設置，能夠提供極佳的靜態導電性能，以此可以收集正極活性材料的微電流，從而有助于大幅度降低正活性材料與集流箔材之間的接觸電阻，提高電池組的壓差一致性；與此同時，由于碳材料通常具有一定的粗糙度和結構強度，因此其在本申請中還能提高正極活性材料和集流箔材的粘接附著力，可以減少兩者之間的粘接劑的使用量，并且增加了復合正極片的結構強度，顯著提升了鋰蓄電池的整體性能和使用壽命。