[發明專利]正極極片、其制備方法及其相關的鋰離子二次電池、電動車輛和電子產品

有效

• 申請號: 202010881034.1
• 申請日: 2018-08-31
• 公開（公告）號: CN111969183B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 李志強;韓昌隆;李奇峰
• 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: H01M4/131
• 分類號: H01M4/131;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/1391;H01M10/0525
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司 11258
• 代理人: 段月欣

本發明公開了一種正極極片、其制備方法及其相關的鋰離子二次電池、電動車輛和電子產品。所述正極極片包括正極集流體及設置于正極集流體的至少一個表面上的正極膜片，所述正極膜片包括正極活性物質，所述正極活性物質為鋰錳基正極活性材料；其中，正極極片的體積電阻率ρ_sum、正極活性物質在20MPa壓力下的粉體體積電阻率ρ及正極膜片中正極活性物質的質量百分含量a之間滿足ρ_sum/ρ^97.5?a≤3。

本發明是基于申請號為201811011807.X、申請日為2018年08月31日、申請人為寧德時代新能源科技股份有限公司、發明名稱為“正極極片、其制備方法及鋰離子二次電池”的發明提出的分案申請。

技術領域

本發明屬于儲能裝置技術領域，具體涉及一種正極極片、其制備方法及其相關的鋰離子二次電池、電動車輛和電子產品。

背景技術

鋰離子二次電池能夠提供穩定的電壓和電流，具有高電壓平臺、高比能量及寬廣的溫度使用范圍，并且環境友好、攜帶方便，已成為當前各類電子產品及電動車輛的主流動力源。近年來，隨著鋰離子二次電池的廣泛應用，市場對鋰離子二次電池的電化學性能提出了越來越高的要求。

發明內容

本發明提供一種正極極片、其制備方法及鋰離子二次電池，旨在使鋰離子二次電池同時兼顧較高的安全性能、倍率性能及循環性能。

本發明第一方面提供一種正極極片，其包括正極集流體及設置于正極集流體的至少一個表面上的正極膜片，正極膜片包括正極活性物質，正極活性物質為鋰錳基正極活性材料；

其中，鋰錳基正極活性材料包括式（2-1）所示的第二鋰錳基正極活性材料，

Li_1+zMn_eN_2-eO_4-dB_d（2-1），其中，-0.1≤z≤0，0e≤2，0≤d1，N為Ni、Fe、Cr、Ti、Zn、V、Al、Mg、Zr及Ce中的一種或多種，B為S、N、F、Cl、Br及I中的一種或多種；

正極極片滿足：，其中，ρ_sum為正極極片的體積電阻率，單位為kΩ·cm；ρ為正極活性物質在20MPa壓力下的粉體體積電阻率，單位為kΩ·cm；a為正極膜片中正極活性物質的質量百分含量，單位為wt%。

本發明的正極極片，其采用鋰錳基正極活性材料作為正極活性物質，該正極活性物質具有更好的結構穩定性，能承受更劇烈的結構破壞力，減少材料結構破壞帶來的熱失控，并且該正極活性物質表面電解液氧化作用更低，能減少電解液在正極活性物質表面的副反應，抑制產氣、減少產熱量，從而使得鋰離子二次電池具有較高的安全性能。同時通過使正極極片的體積電阻率ρ_sum、正極活性物質在20MPa壓力下的粉體體積電阻率ρ及正極膜片中正極活性物質的質量百分含量a之間滿足上述關系，能有效降低電池內部阻抗、并減小正極極化，從而使得鋰離子二次電池還具有較高的倍率性能及循環性能。因此，本發明的正極極片能使鋰離子二次電池同時兼顧較高的安全性能、倍率性能及循環性能。

在上述任意實施方式中，正極極片滿足：。可選的，。可選的，。可選的，。正極極片的體積電阻率ρ_sum、正極活性物質在20MPa壓力下的粉體體積電阻率ρ及正極膜片中正極活性物質的質量百分含量a之間滿足的值在適當范圍內，能更好地使鋰離子二次電池同時兼顧較高的安全性能、倍率性能及循環性能。

在上述任意實施方式中，正極極片的體積電阻率ρ_sum≤450kΩ·cm。可選的，ρ_sum≤300kΩ·cm。進一步可選的，ρ_sum≤160kΩ·cm。正極極片的體積電阻率在適當范圍內，能進一步改善鋰離子二次電池的循環性能和倍率性能。