一种正极极片、二次电池和电子装置的制作方法

本申请涉及电化学，特别是涉及一种正极极片、二次电池和电子装置。

背景技术：

1、随着二次电池的应用越来越广，电子装置如笔记本电脑等对低温性能要求越来越高，但是，二次电池在在低温条件下，直流内阻急剧增加，导致放电较为困难，甚至无法放出电；另外，低温条件下充电时，由于极化增加，导致恒流容量比下降，无法满充；并且，低温下大倍率充电易出现析锂，进一步带来电性能风险。

2、因此，本申请提供了一种正极极片，可以改善二次电池的低温性能。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种正极极片、二次电池和电子装置，可以改善二次电池的低温性能。具体技术方案如下：

2、本申请的第一方面提供了一种正极极片，所述正极极片包括正极材料层，所述正极材料层包括正极活性材料、磷酸钛铝锂、导电剂和粘结剂，所述磷酸钛铝锂的化学式为li1.3±0.22al0.3±0.05ti1.7±0.28（po4）3±0.5。通过调控正极极片的正极材料层中包括磷酸钛铝锂且磷酸钛铝锂的化学式在本申请范围内，可以改善二次电池的低温性能。

3、在本申请的一些实施方案中，以所述正极材料层的质量为基准，所述磷酸钛铝锂的质量百分含量为0.1%至20%，优选为0.4%至11%。通过调控磷酸钛铝锂的质量百分含量在本申请范围内，能够显著改善二次电池的低温性能，还能够保证二次电池的能量密度。

4、在本申请的一些实施方案中，以所述正极材料层的质量为基准，所述正极材料层中ti元素的含量为0.1%至5%，所述正极材料层中al元素的含量为0.02%至1%，所述正极材料层中p元素的含量为0.1%至5%。通过调控正极材料层中ti元素、al元素、p元素的含量在本申请范围内，能够显著改善二次电池的低温性能，还能够保证二次电池的能量密度。

5、在本申请的一些实施方案中，以所述磷酸钛铝锂的质量为基准，所述磷酸钛铝锂中ti元素的含量为20%至23%，所述磷酸钛铝锂中al元素的含量为1.7%至2.5%，所述磷酸钛铝锂中p元素的含量为23%至25%。通过调控磷酸钛铝锂中ti元素、al元素、p元素的含量在本申请范围内，能够保证磷酸钛铝锂的微观晶体结构，降低低温离子传输阻抗，保证二次电池的低温性能。

6、在本申请的一些实施方案中，所述磷酸钛铝锂的粒径dv50为d1μm，所述磷酸钛铝锂的粒径dv99为d2μm，所述正极活性材料的粒径dv50为d3μm，所述正极活性材料的粒径dv99为d4μm，5＜d3/d1≤100，5＜d4/d2≤125，优选为12＜d3/d1≤60，10＜d4/d2≤80。通过调控d3/d1以及d4/d2的值在本申请范围内，能够使磷酸钛铝锂在正极活性材料周围分布更加合理，锂离子传输更为快速。

7、在本申请的一些实施方案中，0.2≤d1≤0.6，优选为0.27≤d1≤0.33。通过调控d1的值在本申请范围内，能够使锂离子传输距离适中，对阻抗影响较小。

8、在本申请的一些实施方案中，所述正极活性材料的比表面积为s0m2/g，所述磷酸钛铝锂的比表面积为s1m2/g，0≤s1/s0≤0.05，优选为0.005≤s1/s0≤0.04。通过调控s1/s0的值在本申请范围内，能够使磷酸钛铝锂在正极活性材料周围分布更加合理，锂离子传输更为快速。

9、在本申请的一些实施方案中，所述正极极片在0%充电状态下的膜片电阻为0.5mω至5mω，所述正极极片在50%充电状态下的膜片电阻为0.2mω至2mω，所述正极极片在100%充电状态下的膜片电阻为0.05mω至0.5mω。

10、在本申请的一些实施方案中，以所述正极材料层的质量为基准，0%充电状态下的所述正极极片中p元素的质量百分含量为w，0%充电状态下的所述正极极片中al元素的质量百分含量为x，0%充电状态下的所述正极极片中ti元素的质量百分含量为y，0%充电状态下的所述正极极片中li元素的质量百分含量为z，0.002≤y/z≤0.715，0.0008≤x/z≤0.145，0.0035≤w/z≤0.715。在本申请的一些实施方案中，0.0096≤y/z≤0.2549，0.003≤x/z≤0.071，0.011≤w/z≤0.291。通过调控y/z、x/z、w/z的值在本申请范围内，能够使得磷酸钛铝锂材料和正极活性材料实现更合理的搭配，在合适的能量密度下离子传输更为快速。

11、在本申请的一些实施方案中，所述正极活性材料包括钴酸锂。在本申请的一些实施方案中，所述正极活性材料包括钴酸锂和镍钴锰酸锂，以所述正极活性材料质量为基准，所述镍钴锰酸锂的质量百分含量为m，0%＜m≤80%。在本申请的一些实施方案中，0%＜m≤60%。通过调控正极活性材料包括钴酸锂和镍钴锰酸锂以及镍钴锰酸锂的质量百分含量在本申请范围内，能够保证磷酸钛铝锂材料和正极活性材料颗粒之间更好的匹配和混合，以提供更佳的离子电导效果。

12、本申请的第二方面提供了一种二次电池，其包括前述任一实施方案中的正极极片。因此，本申请提供的二次电池具有良好的低温性能。

13、本申请的第三方面提供了一种电子装置，其包括前述任一实施方案中的二次电池。因此，本申请提供的电子装置具有良好的使用性能。

14、本申请有益效果：

15、本申请提供了一种正极极片、二次电池和电子装置，正极极片包括正极材料层，正极材料层包括正极活性材料、磷酸钛铝锂、导电剂和粘结剂，磷酸钛铝锂的化学式为li1.3±0.22al0.3±0.05ti1.7±0.28（po4）3±0.5。通过调控正极极片的正极材料层中包括磷酸钛铝锂且磷酸钛铝锂的化学式在本申请范围内，可以改善二次电池的低温性能。

16、当然，实施本申请的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

技术特征：

1.一种正极极片，所述正极极片包括正极材料层，所述正极材料层包括正极活性材料、磷酸钛铝锂、导电剂和粘结剂，所述磷酸钛铝锂的化学式为li1.3±0.22al0.3±0.05ti1.7±0.28（po4）3±0.5。

2.根据权利要求1所述的正极极片，其中，以所述正极材料层的质量为基准，所述磷酸钛铝锂的质量百分含量为0.1%至20%。

3.根据权利要求1所述的正极极片，其中，以所述正极材料层的质量为基准，所述正极材料层中ti元素的含量为0.1%至5%，所述正极材料层中al元素的含量为0.02%至1%，所述正极材料层中p元素的含量为0.1%至5%。

4.根据权利要求1所述的正极极片，其中，以所述磷酸钛铝锂的质量为基准，所述磷酸钛铝锂中ti元素的含量为20%至23%，所述磷酸钛铝锂中al元素的含量为1.7%至2.5%，所述磷酸钛铝锂中p元素的含量为23%至25%。

5.根据权利要求1所述的正极极片，其中，所述磷酸钛铝锂的粒径dv50为d1 μm，所述磷酸钛铝锂的粒径dv99为d2 μm，所述正极活性材料的粒径dv50为d3 μm，所述正极活性材料的粒径dv99为d4 μm，5＜d3/d1≤100，5＜d4/d2≤125。

6.根据权利要求5所述的正极极片，其中，0.2≤d1≤0.6。

7.根据权利要求1所述的正极极片，其中，所述正极活性材料的比表面积为s0 m2/g，所述磷酸钛铝锂的比表面积为s1 m2/g，0≤s1/s0≤0.05。

8.根据权利要求1所述的正极极片，其中，所述正极极片在0%充电状态下的膜片电阻为0.5mω至5mω，所述正极极片在50%充电状态下的膜片电阻为0.2mω至2mω，所述正极极片在100%充电状态下的膜片电阻为0.05mω至0.5mω。

9.根据权利要求1所述的正极极片，其中，以所述正极材料层的质量为基准，0%充电状态下的所述正极极片中p元素的质量百分含量为w，0%充电状态下的所述正极极片中al元素的质量百分含量为x，0%充电状态下的所述正极极片中ti元素的质量百分含量为y，0%充电状态下的所述正极极片中li元素的质量百分含量为z，0.002≤y/z≤0.715，0.0008≤x/z≤0.145，0.0035≤w/z≤0.715。

10.根据权利要求1所述的正极极片，其中，所述正极活性材料包括钴酸锂。

11.根据权利要求10所述的正极极片，其中，所述正极活性材料包括镍钴锰酸锂，以所述正极活性材料质量为基准，所述镍钴锰酸锂的质量百分含量为m，0%＜m≤80%。

12.根据权利要求1所述的正极极片，其中，所述正极极片满足以下条件中的至少一者：

13.根据权利要求1所述的正极极片，其中，以所述正极材料层的质量为基准，0%充电状态下的所述正极极片中p元素的质量百分含量为w，0%充电状态下的所述正极极片中al元素的质量百分含量为x，0%充电状态下的所述正极极片中ti元素的质量百分含量为y，0%充电状态下的所述正极极片中li元素的质量百分含量为z，0.0096≤y/z≤0.2549，0.003≤x/z≤0.071，0.011≤w/z≤0.291。

14.一种二次电池，其包括权利要求1至13中任一项所述的正极极片。

15.一种电子装置，其包括权利要求14所述的二次电池。

技术总结
本申请提供了一种正极极片、二次电池和电子装置，正极极片包括正极材料层，正极材料层包括正极活性材料、磷酸钛铝锂、导电剂和粘结剂，磷酸钛铝锂的化学式为Li<subgt;1.3±0.22</subgt;Al<subgt;0.3±</subgt;<subgt;0.05</subgt;Ti<subgt;1.7±0.28</subgt;（PO<subgt;4</subgt;）<subgt;3±0.5</subgt;。通过调控正极极片的正极材料层中包括磷酸钛铝锂且磷酸钛铝锂的化学式在本申请范围内，可以改善二次电池的低温性能。

技术研发人员：蔡小虎,朱修养,程文强,王可飞
受保护的技术使用者：宁德新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12