[發明專利]一種高倍率、長循環、高安全鋰電池用正極片及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202210113775.4
• 申請日: 2022-01-30
• 公開（公告）號: CN116565131A
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 邱紀亮;楊琪;祖晨曦;俞會根
• 申請（專利權）人: 北京衛藍新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/131
• 分類號: H01M4/131;H01M4/136;H01M4/1397;H01M4/36;H01M4/58;H01M10/0525
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 歐陽琰

本發明公開了一種鋰電池用高倍率、長循環、高安全正極片及其制備方法。本發明的正極片包括正極材料層以及直接位于正極材料層上的功能層所述功能層包括組分1和組分2，組分1選自LiM1subgt;2/subgt;(POsubgt;4/subgt;)subgt;3/subgt;、Lisubgt;1+x/subgt;Alsubgt;x/subgt;Tisubgt;2x/subgt;(POsubgt;4/subgt;)subgt;3/subgt;、Lisubgt;1+/subgt;subgt;x/subgt;Alsubgt;x/subgt;Gesubgt;2x/subgt;(POsubgt;4/subgt;)subgt;3/subgt;中的一種或多種，其中M1選自Ti、Ge、Zr和Hf中的一種，0＜x＜0.6；組分2選自M1Osubgt;2/subgt;、Lisubgt;16?4y/subgt;M1subgt;y/subgt;Osubgt;8/subgt;、M1Psubgt;2/subgt;Osubgt;7/subgt;、M2POsubgt;4/subgt;、M3subgt;2/subgt;SiOsubgt;5/subgt;、M2subgt;3/subgt;(POsubgt;4/subgt;)subgt;2/subgt;、M3subgt;2/subgt;SiOsubgt;4/subgt;中的至少一種或多種組合，M2和M3為Al、Ga、Sc、Y、Ca、Sr、Zn、Si、In、Lu、La、Fe、Cr、Ge中的一種，其中3y4。所述組分1和組分2的混合組分是通過正極表面涂覆的方式加入到正極中的。所述正極表現出優異的倍率性能、循環性能和安全性。

技術領域

本發明涉及鋰電池技術領域，尤其涉及一種高倍率、長循環、高安全鋰電池用正極片及其制備方法和應用。

背景技術

鋰離子電池具有能量密度高、循環性能好、使用壽命長、低自放電、無記憶效應等優點，在儲能、動力電池和3C電子等方面逐漸占據更大的應用市場，具有廣闊的應用前景。

鋰電池不斷朝著能量密度提高的方向發展，以為電動汽車、數碼產品等電力電子產品提供更優的續航。提高電極極片負載量和壓實密度，特別是正極極片的負載量和壓實密度，是提高電池能量密度的一個有效方法。但隨著正極極片的負載量和壓實密度的提高，正極活性物質層增厚且孔隙率降低，導致鋰離子在正極極片內的傳輸困難，電池極化嚴重，電池的放電比容量和倍率性能下降，循環穩定性也降低。同時，隨電池能量密度的提高，電池安全性也往往更難保證。至今尚未有一種技術能同時解決上述問題。

現有提高電池倍率性能的方法有：

正極表面摻雜：公開號為CN113224287A的發明專利申請文件公開了一種鍶摻雜的三元鋰離子電池正極材料(Li_1-xSr_x[Ni_1-y-zCo_yM_z]O₂其中，M為金屬Mn和Al中的一種，0＜x≤0.1，0＜y≤1，0＜z≤1)及其制備方法和應用。通過鍶金屬離子摻雜取代鋰位，減輕陽離子混排程度，擴展鋰離子通道并穩定層狀結構，有效的提高鋰電池的倍率性能。在這種方法在提高倍率性能的同時，往往會給材料帶來容量加速衰減的問題。

現有提高電池安全性能的方法有：

正極包覆：公開號為CN113809280A的發明專利申請文件公開了一種正極材料及其制備和應用，其通過改變燒結技術手段和運用包覆劑之間的相互作用，制備出了一款擁有近似面狀包覆效果的正極材料。該方法制備的正極材料表面包覆層的覆蓋范圍較大，顯著降低了電解液對材料顆粒的侵蝕程度，有效減小了副反應發生的概率，從而提高材料的安全性。缺點：方法工藝復雜，影響電池倍率性能。

現有同時提高電池電性能和安全性能的方法：