[發明專利]鋰電池正極片及卷繞式電芯及鋰離子電池

有效

• 申請號: 202011596418.5
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112750975B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 楚豫寒;王烽;李素麗;李俊義
• 申請（專利權）人: 珠海冠宇電池股份有限公司
• 主分類號: H01M4/13
• 分類號: H01M4/13;H01M10/0525;H01M10/0587
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 朱穎;臧建明

本發明涉及一種鋰電池正極片及卷繞式電芯及鋰離子電池，該正極片包括正極集流體和涂布于正極集流體至少一表面上的功能層，所述正極集流體的第一表面上設有正極極耳，與所述第一表面相對的第二表面的功能層包括靠近正極極耳的雙層涂布區，所述雙層涂布區包括第一正極活性材料層和第二正極活性材料層，所述第一正極活性材料層位于正極集流體表面和第二正極活性材料層之間，所述第一正極活性材料層中的第一正極活性物質中鋰的交換電流密度大于第二正極活性材料層中的第二正極活性物質中鋰的交換電流密度，能較好的抑制鋰電池負極的析鋰現象。

技術領域

本發明涉及鋰電池領域，具體涉及一種鋰電池正極片及卷繞式電芯及鋰離子電池。

背景技術

鋰離子電池具有工作電壓高、能量密度高、循環壽命長和對環境友好等優點，被廣泛應用于3C數碼產品、電動汽車和軍事航天等領域。隨著智能數碼產品的普及與應用、新能源汽車的廣泛應用，對縮短鋰離子電池充電時間和提高鋰離子電池能量密度的需求變得更加迫切，相應地對鋰離子電池的充電速度和電壓提出了更高的要求。

目前數碼產品所用的電池大多采用卷繞結構，而且往往需要同時滿足能量密度高、充電速度快的需求。但是電池充放電循環一定次數后，負極片鄰近極耳區域容易出現析鋰現象，充電電流越大，析鋰越嚴重。而負極析出的鋰形成枝晶，很容易刺穿隔膜導致電池短路，造成電池冒煙、起火甚至爆炸，具有很嚴重的安全隱患，因此必須抑制負極析鋰，保證電池的安全性。

現有的鋰離子電池制造技術，極片全程涂布采用相同配方的漿料，極片長度方向上各區域活性物質種類、含量、涂層厚度保持一致，容易導致負極片鄰近極耳區域出現析鋰現象。

因此，優化鋰電池正極片的組成結構，其能較好的抑制負極析鋰，從而能適應較大的充電電流，具有更快的充電速度，同時具有較長的使用壽命，是本領域技術人員亟待解決的重要問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種鋰電池正極片，能較好的抑制鋰電池負極的析鋰現象。

本發明還提供一種包括上述鋰電池正極片的卷繞式電芯和包括該卷繞式電芯的鋰離子電池，由該電芯組裝成得到的鋰離子電池能較好的抑制鋰電池負極的析鋰現象，同時具有較好的循環性能。

本發明的一方面，提供一種鋰電池正極片，包括正極集流體和涂布于正極集流體至少一表面上的功能層，正極集流體的第一表面上設有正極極耳，與第一表面相對的第二表面的功能層包括靠近正極極耳的雙層涂布區，該雙層涂布區包括第一正極活性材料層和第二正極活性材料層，第一正極活性材料層位于正極集流體表面和第二正極活性材料層之間，第一正極活性材料層中的第一正極活性物質中鋰的交換電流密度大于第二正極活性材料層中的第二正極活性物質中鋰的交換電流密度。

本發明通過控制第一正極活性材料層和第二正極活性材料層中的正極活性物質中鋰的交換電流密度，改變正極的極片結構，提供一種活性材料涂層連續而動力學性能分段的正極片，以抑制負極片的脫鋰性能，使析鋰更難發生，解決目前鋰離子電池快速充放電循環過程出現的負極片的析鋰問題。

根據本發明的研究，第一正極活性物質中鋰的交換電流密度與第二正極活性物質中鋰的交換電流密度的比值一般不低于1.1，進一步可以是1.1-100，利于抑制負極片的脫鋰性能。

在本發明的一實施方式中，第一正極活性物質中鋰的交換電流密度可以為0.1-2A/m²，第二正極活性物質中鋰的交換電流密度可以為0.1-2A/m²。

根據本發明的研究，第一正極活性物質和第二正極活性物質均可以是包括鈷酸鋰、鎳鈷錳三元材料、鎳鈷鋁三元材料和磷酸鐵鋰中的至少一種，具體實施時，可以通過測試正極活性物質中鋰的交換電流密度對其進行篩選，進而選擇具有目標鋰交換電流密度的正極活性物質。例如，第一正極活性物質和第二正極活性物質均可以是鈷酸鋰，但是其為具有不同鋰交換電流密度的鈷酸鋰。