[發(fā)明專利]正電極及其制備方法和鋰離子電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010415325.1
• 申請(qǐng)日: 2020-05-15
• 公開（公告）號(hào): CN113675400B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭姿珠;馬永軍;陳嵩;吳榮方;袁濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 比亞迪股份有限公司;惠州弗迪電池有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/62
• 分類號(hào): H01M4/62;H01M4/134;H01M4/1395;H01M10/0525;H01M10/0569;H01M10/42
• 代理公司: 北京潤(rùn)平知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11283
• 代理人: 劉依云;喬雪微

本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種正電極及其制備方法和鋰離子電池。所述正電極包括集流體以及依次設(shè)置在所述集流體上的引導(dǎo)層和基礎(chǔ)層，其中，所述引導(dǎo)層含有氟化改性的介孔微納米材料，所述氟化改性的介孔微納米材料中氟元素的含量為0.1?10wt％。該正電極在高鋰電池能量密度的前體下，能夠提升鋰離子電池的循環(huán)次數(shù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種正電極及其制備方法和鋰離子電池。

背景技術(shù)

目前，商用鋰離子電池多采用碳酸酯類溶劑及六氟磷酸鋰(鋰鹽)配制的電解液作為正、負(fù)極傳輸鋰離子的介質(zhì)。由于碳酸酯類溶劑理論還原電位處于石墨、硅、鋰金屬等主流負(fù)極電化學(xué)窗口以上，石墨和硅負(fù)極可以通過形成良好的SEI膜避免副反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行。

但是，一方面，鋰金屬及合金類負(fù)極存在非常大的體積效應(yīng)，采用碳酸酯類常規(guī)溶劑的電解液與金屬鋰負(fù)極之間存在嚴(yán)重的副反應(yīng)，在循環(huán)過程中鋰金屬不斷暴露的新鮮比表面不停的與碳酸酯類電解液發(fā)生副反應(yīng)。所以以碳酸酯電解液為基礎(chǔ)電解質(zhì)無法應(yīng)用在金屬鋰負(fù)極中，電池能量密度很難進(jìn)一步提升。另一方面，在材料體系確定的情況下，如果想要提升電池的能量密度，一般通過增加正極的輔料量及壓實(shí)密度，但是碳酸酯類電解質(zhì)浸潤(rùn)性較差，當(dāng)厚度及壓實(shí)密度達(dá)到一定極限值后碳酸酯類電解液無法充分浸潤(rùn)整個(gè)電極，導(dǎo)致一部分材料無法發(fā)揮容量、倍率性能、低溫性能、循環(huán)性能不佳。

采用醚及氟代醚溶劑的電解液配合鋰金屬負(fù)極可以有效的提升電池的能量密度并且具備良好的循環(huán)性能。在追求高能量密度過程中，鋰金屬或合金類負(fù)極厚度不變的情況下，增加正電極的面密度(正極層厚度)對(duì)電池能量密度的提升非常明顯。但是，在循環(huán)過程中鋰金屬及合金類負(fù)極不斷膨脹收縮導(dǎo)致負(fù)極的比表面發(fā)生巨幅增大，造成負(fù)電極更易吸收電池內(nèi)部的電解液，循環(huán)一定時(shí)期后負(fù)極的吸液能量遠(yuǎn)大于正極，這就造成正極側(cè)電解液極其缺乏，正極側(cè)連續(xù)的離子傳導(dǎo)路徑被破壞，從而造成正極活性材料無法充分發(fā)揮。

CN108258174A公開了一種鋰離子電池用隔膜。但是，其對(duì)于電極內(nèi)部截面方向上電解液分布不均勻的問題并無改善作用，并且普通的分子篩并不適用于氟代磺酸鹽及氟代醚為基礎(chǔ)的電解液體系中。

CN109742391A公開了一種高鎳鋰離子電池、電池正極材料及其制備方法。但是，正電極截面方向上對(duì)電解液的吸附能力并無差別，當(dāng)電極厚度達(dá)到一定上限后，在靠近集流體的位置仍存在電解液缺乏的問題；特別是低溫活化的分子篩對(duì)于醚及氟代醚類溶劑吸附能力有限，無法應(yīng)用于鋰金屬負(fù)極體系。

因此，研究和開發(fā)一種正電極和鋰離子電池具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的采用鋰金屬及鋰合金為負(fù)極的高能量密度鋰電池在高鋰電池能量密度下循環(huán)性能差的缺陷問題，提供一種正電極及其制備方法和鋰離子電池，該正電極能夠在高鋰電池能量密度的前體下，能夠提升鋰電池的循環(huán)次數(shù)，增加鋰電池的循環(huán)壽命。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面提供了一種正電極，其中，所述正電極包括集流體以及依次設(shè)置在所述集流體上的引導(dǎo)層和基礎(chǔ)層，其中，所述引導(dǎo)層含有氟化改性的介孔微納米材料，所述氟化改性的介孔微納米材料中氟元素的含量為0.1-10wt％。

本發(fā)明第二方面提供了一種前述所述的正電極的制備方法，其中，該方法包括：

(1)將正極活性物質(zhì)、粘結(jié)劑和導(dǎo)電劑和正極溶劑進(jìn)行第一接觸形成基礎(chǔ)層漿料；

(2)將所述基礎(chǔ)層漿料與所述氟化改性的介孔微納米材料進(jìn)行第二接觸形成引導(dǎo)層漿料；

(3)在所述集流體上依次涂布所述引導(dǎo)層漿料和所述基礎(chǔ)層漿料后經(jīng)烘干和輥壓得到正極片。

本發(fā)明第三方面提供了一種鋰電池，所述鋰電池包括正電極、負(fù)電極以及電解液，其中，所述正電極為前述所述的正電極。

通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下優(yōu)勢(shì)：