[發明專利]一種正極極片及包括該正極極片的鋰離子電池

有效

• 申請號: 202010734584.0
• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN111916663B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 樊亞楠;曾家江;李素麗
• 申請（專利權）人: 珠海冠宇電池股份有限公司
• 主分類號: H01M4/131
• 分類號: H01M4/131;H01M4/1391;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525;H01M10/42
• 代理公司: 北京知元同創知識產權代理事務所(普通合伙) 11535
• 代理人: 劉元霞;謝怡婷

本發明提供了一種正極極片及包括該正極極片的鋰離子電池；本發明通過在正極活性物質層與正極集流體之間設置安全涂層，可以在電池濫用的情況下，阻斷滿電負極與正極集流體之間的接觸，極大程度的保證電池的安全性能，避免發生安全事故；本發明通過安全涂層中第一正極活性物質最大粒度D¹_max的選擇以及對安全涂層厚度的調控，在保證電池安全性能的同時，進一步降低了鋰離子電池在能量密度方面的損失；由于安全涂層中也有正極活性物質，因此引入該安全涂層的正極極片對電芯的能量密度、循環性能、高溫存儲性能并沒有明顯犧牲，而且對鋰離子電池的倍率性能有一個比較大的提升。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種適用于高電壓體系的鋰離子電池用正極極片及包括該正極極片的鋰離子電池。

背景技術

近幾年，隨著科技的進展，鋰離子電池憑借其獨特的高容量、循環壽命長、無記憶效應、較高的能量密度、清潔無污染等優勢，逐漸占據了電池行業的大部分市場，目前鋰離子電池多應用在手機、筆記本電腦以及電動汽車中。隨著人類對鋰離子電池需求的不斷提高，提升鋰離子電池的能量密度、使用壽命、安全性能、熱穩定性能逐漸成為鋰離子電池的發展方向。一般來講，鋰離子電池在濫用的情況下，如過充、高溫、短路，會引發劇烈的副反應，從而造成熱積累，導致一系列安全問題。同時，隨著體系能量密度的不斷提升，鋰離子電池的安全性能也逐漸成為制約鋰離子電池向高電壓、高能量密度發展最重要的因素。

目前，市場上多見的鋰離子電池是由含鋰的正極材料(鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰、磷酸鐵鋰等組成)、含碳的負極材料(天然石墨、人造石墨、硬炭、中間相碳微球、鈦酸鋰、硅炭、氧化亞硅等其中的任意一種或幾種的組合)、有機電解液以及隔離膜組成。在鋰離子電池的工作過程中，鋰離子在正負極上進行脫嵌，形成通路，以達到對鋰離子電池充放電的目的。然而，在鋰離子電池充放電的過程中，存在的反應不僅是鋰離子的脫嵌和金屬離子的氧化還原，還會存在著許多的副反應，如電解液的氧化分解、正極結構的坍塌、材料表面的SEI膜和CEI膜的分解和重組、電解液與正負極材料的反應以及正極材料的熱分解反應等等。一般來講，在我們正常的使用過程中，以上的副反應都是比較輕微的，對鋰離子電池的安全性能影響較小；但是，當鋰離子電池發生濫用時，如電芯整體處于較高溫度持續循環、過充電、過放電、擠壓、重物沖擊、外部短路等情況下，電芯內部的副反應會有所加劇，并在短時間內在電芯內部積累較多的熱量，當熱量無法及時釋放時，電芯就會發生熱失控的問題，這就在很大程度上降低了電芯的安全性能。

發明內容

為了改善現有技術的不足，本發明提供一種正極極片及包括該正極極片的鋰離子電池。所述正極極片包括可以改善電芯安全性能的安全涂層以及正極活性物質層，通過對安全涂層中第一正極活性物質的最大粒度D¹_max的選擇以及進一步對安全涂層厚度的調控，可以防止電芯內部短路的發生，極大程度地提升了電芯的安全性能；另外，還可以在提升電芯安全性能的同時，使得由其制備得到的鋰離子電池的能量密度降低不明顯，避免由于使用含有過多粘結劑的安全涂層而導致電池能量密度的損失，此外，還進一步提升電芯的安全性能。

本發明中，如果沒有特別的定義，所定義的安全涂層和正極活性物質層的厚度均是指位于正極集流體單側的安全涂層和正極活性物質層的厚度。

為了實現上述目的，本發明采取如下的技術方案：

一種正極極片，所述正極極片包括正極集流體、安全涂層和正極活性物質層，所述安全涂層涂布在正極集流體上，所述正極活性物質層涂布在安全涂層上；其中，所述安全涂層包括第一正極活性物質；所述第一正極活性物質的最大粒度D¹_max滿足D¹_max≤20μm。