一种正极极片、储能装置及用电设备的制作方法

本申请涉及电池，具体涉及一种正极极片、储能装置及用电设备。

背景技术：

1、随着电池技术的不断发展，层状过渡氧化物是正极活性材料中的重要代表，其中层状过渡氧化物既有单晶材料，也有多晶材料。多晶材料合成技术成熟，制备相对简单，克容量较高，但是压实密度较低，放电电压较低，残碱含量较高，对加工的环境湿度要求更苛刻，循环性能和安全性能都不佳；单晶材料在安全性能和循环性能方面表现更优异，压实密度更高，残碱浓度低，但存在着克容量较低，倍率性能较差，且加工生产工艺复杂，价格昂贵的问题。

技术实现思路

1、针对上述问题，本申请实施例提供一种正极极片，其能够保证储能装置兼顾高能量密度与良好的循环性能及倍率性能。

2、本申请第一方面实施例提供了一种正极极片，其包括：集流体以及活性物质层；所述活性物质层设置于所述集流体的表面，所述活性物质层包括至少两层第一活性物质层及至少一层第二活性物质层，所述第一活性物质层与所述第二活性物质层沿所述集流体与所述活性物质层的层叠方向上依次交替层叠设置，所述活性物质层中最靠近所述集流体及最远离所述集流体的膜层均为第一活性物质层，所述第一活性物质层包括第一单晶颗粒，所述第二活性物质层包括多晶颗粒，最远离所述集流体的第一活性物质层的厚度大于最靠近所述集流体的第一活性物质层的厚度。

3、其中，最远离所述集流体的第一活性物质层的第一单晶颗粒的中值粒径大于最靠近所述集流体的第一活性物质层的第一单晶颗粒的中值粒径。

4、其中，沿所述集流体与所述活性物质层的层叠方向上，每层所述第一活性物质层的厚度d11的取值范围为：10μm≤d11≤30μm，所述至少两层第一活性物质层的总厚度d1的取值范围为：20μm≤d11≤50μm。

5、其中，沿所述集流体与所述活性物质层的层叠方向上，每层所述第二活性物质层的厚度d12的取值范围为：60μm≤d11≤180μm；所述至少一层第二活性物质层的总厚度d2的取值范围为：130μm≤d1≤180μm。

6、其中，所述第二活性物质层还包括第二单晶颗粒，所述第二单晶颗粒分散于所述多晶颗粒中，所述第二活性物质层中的所述第二单晶颗粒的质量分数的范围为5％至10％。

7、其中，所述活性物质层的面密度cw的取值范围为：12g/cm2≤cw≤22g/cm2；所述多晶颗粒的真密度ρ的取值范围为：4.0g/cm3≤ρ≤4.5g/cm3。

8、其中，所述第一单晶颗粒的中值粒径d1与多晶颗粒的中值粒径d2的比值范围为：0.2≤d1/d2≤2。

9、其中，所述第一单晶颗粒的中值粒径d1的取值范围为：2μm≤d1≤5μm，所述多晶颗粒的中值粒径d2的取值范围为：6μm≤d2≤14μm。

10、本申请第二方面实施例提供了一种储能装置，其包括：电解液、负极极片、隔膜以及本申请实施例所述的正极极片；所述负极极片至少部分浸渍于所述电解液中；所述隔膜位于所述负极极片的一侧，且至少部分浸渍于所述电解液中，所述正极极片设置于所述隔膜背离所述负极极片的一侧且至少部分浸渍于所述电解液中。

11、本申请第三方面实施例提供一种用电设备，其包括：用电设备本体以及本申请实施例所述的储能装置，所述储能装置为所述用电设备本体进行供电。

12、本实施例的所述正极极片包括至少两层第一活性物质层及至少一层第二活性物质层，通过将第一活性物质层与所述第二活性物质层依次交替层叠于所述集流体的表面，所述第一活性物质层包括第一单晶颗粒，所述第二活性物质层包括多晶颗粒，通过第一活性物质层与第二活性物质层的配合，从而使得制得的正极极片可以具有较高的压实密度、较高的克容量、倍率性能及循环性能，且可以较好的降低正极极片的残碱浓度及成本。此外，相较于采用单层第一活性物质层与单层第二活性物质层配合，在第一活性物质层的总厚度相等且第二活性物质层的总厚度相等的情况下，将第一活性物质层分成两层以上或者第一活性物质层及第二活性物质层均分成两层以上的膜层，且其它条件相同(例如压实密度)的情况下时，可以使得制得的正极极片具有更好的循环容量保持率。最靠近所述集流体的膜层为第一活性物质层时，单晶颗粒较小，能够显著增加颗粒与集流体之间的接触，并且单晶颗粒在充放电过程中不易开裂，保证了接触的稳定性；最远离所述集流体的膜层为第一活性物质层时，所述正极极片压实密度较高，且所述多晶颗粒不易破碎，所述正极极片残碱含量较低，使得所述正极极片的加工环境湿度的控制更为容易。最远离所述集流体的第一活性物质层的厚度大于最靠近所述集流体的第一活性物质层的厚度，能够使得正极极片的压实密度较高，并且所述最远离所述集流体的第一活性物质层能够充分发挥作用，在正极极片压实密度较高的情况下不破坏第二活性物质层中的多晶颗粒，也能够极大程度的控制正极极片的残碱含量，在环境湿度一定的情况下，使第二活性物质层中的多晶颗粒残碱含量较低。

技术特征：

1.一种正极极片，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，最远离所述集流体的第一活性物质层的第一单晶颗粒的中值粒径大于最靠近所述集流体的第一活性物质层的第一单晶颗粒的中值粒径。

3.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，沿所述集流体与所述活性物质层的层叠方向上，每层所述第一活性物质层的厚度d11的取值范围为：10μm≤d11≤30μm，所述至少两层第一活性物质层的总厚度d1的取值范围为：20μm≤d11≤50μm。

4.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，沿所述集流体与所述活性物质层的层叠方向上，每层所述第二活性物质层的厚度d12的取值范围为：60μm≤d11≤180μm，所述至少一层第二活性物质层的总厚度d2的取值范围为：130μm≤d1≤180μm。

5.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述第二活性物质层还包括第二单晶颗粒，所述第二单晶颗粒分散于所述多晶颗粒中，所述第二活性物质层中的所述第二单晶颗粒的质量分数的范围为5％至10％。

6.根据权利要求4所述的正极极片，其特征在于，所述活性物质层的面密度cw的取值范围为：12g/cm2≤cw≤22g/cm2；所述多晶颗粒的真密度ρ的取值范围为：4.0g/cm3≤ρ≤4.5g/cm3。

7.根据权利要求1至6任一项所述的正极极片，其特征在于，所述第一单晶颗粒的中值粒径d1与多晶颗粒的中值粒径d2的比值范围为：

8.根据权利要求7所述的正极极片，其特征在于，所述第一单晶颗粒的中值粒径d1的取值范围为：2μm≤d1≤5μm，所述多晶颗粒的中值粒径d2的取值范围为：6μm≤d2≤14μm。

9.一种储能装置，其特征在于，包括：

10.一种用电设备，其特征在于，包括：

技术总结
本申请提供一种正极极片、储能装置及用电设备。所述正极极片包括集流体以及活性物质层；活性物质层设置于集流体的表面；活性物质层包括至少两层第一活性物质层及至少一层第二活性物质层，第一活性物质层与第二活性物质层沿集流体与活性物质层的层叠方向上依次交替层叠设置；活性物质层中最靠近集流体及最远离集流体的膜层均为第一活性物质层；第一活性物质层包括第一单晶颗粒，第二活性物质层包括多晶颗粒；最远离集流体的第一活性物质层的厚度大于最靠近集流体的第一活性物质层的厚度。本申请的正极极片可以具有较高的压实密度、较高的克容量、倍率性能及循环性能，且可以较好的降低正极极片的残碱浓度及成本。

技术研发人员：文佳琪
受保护的技术使用者：厦门海辰储能科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12