多层涂布正极片及制备方法、锂离子电池、用电装置与流程

本发明涉及锂离子电池，尤其涉及一种多层涂布正极片及制备方法、锂离子电池、用电装置。

背景技术：

1、在锂离子电池相关的技术领域中，通过多层涂布使正极片获得多层活性材料相对单层活性材料可使锂离子电池获得更高的能量密度和优异的倍率性能，但是多层涂布的层与层之间会存在相容性差，导致上、下层的活性材料浆料出现剥离、掉粉等问题。

2、此外，在对正极片进行补锂的过程中，单纯使用补锂剂会面临产气严重、排气困难等问题。

技术实现思路

1、基于上述课题，本发明的主要提供一种多层涂布正极片及制备方法、锂离子电池、用电装置。

2、为实现上述目的，本发明第一方面提供一种多层涂布正极片，所述多层涂布正极片自下而上包括集流体和两层或以上的活性材料层，任意两所述活性材料层之间设有网状结构层，所述活性材料层均包含活性材料；

3、其中，于所述集流体表面形成的为活性材料层，定义为下层活性材料层；所述多层涂布正极片最上层为活性材料层，定义为上层活性材料层；

4、于所述下层活性材料层和所述上层活性材料层之间形成的活性材料层定义为中层活性材料层。

5、在本发明的一些实施例中，所述网状结构层包括补锂剂。

6、在本发明的一些实施例中，所述补锂剂包括li2nio2、li5feo4、li2o、li2o2、li3n、li2c2o4中的至少一种。

7、在本发明的一些实施例中，所述网状结构层至少部分嵌入于所述网状结构层上表面和/或下表面形成的活性材料层中。

8、在本发明的一些实施例中，所述多层涂布正极片中网状结构层的质量占活性材料的总质量的3％～5％。

9、在本发明的一些实施例中，所述下层活性材料层的孔隙率范围为20％～30％；

10、和/或，所述中层活性材料层的孔隙率范围为30％～40％；

11、和/或，所述上层活性材料层的孔隙率范围为40％～50％。

12、在本发明的一些实施例中，所述下层活性材料层中的活性材料的d50范围为50nm～10μm；

13、和/或，所述中层活性材料层中的活性材料的d50范围为1μm～10μm；

14、和/或，所述上层活性材料层中的活性材料的d50范围为2.5μm～20μm。

15、在本发明的一些实施例中，设所述下层活性材料层中活性材料的d50为x，所述上层活性材料层中活性材料的d50为y，则满足y＞x。

16、在本发明的一些实施例中，所述y和x满足y：x∈[2,1000]。

17、在本发明的一些实施例中，所述活性材料包括磷酸铁锂、磷酸锰锂、磷酸镍锂、磷酸钴锂、磷酸锰铁锂、钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂中的至少一种。

18、本发明第二方面提供一种多层涂布正极片的制备方法，包括以下步骤：

19、制备活性材料浆料，所述活性材料浆料中含有活性材料；

20、制备补锂浆料，所述补锂浆料中含有补锂剂；

21、所述活性材料浆料在所述集流体的表面形成下层活性材料层；

22、通过静电纺丝工艺使所述补锂浆料在所述下层活性材料层的表面形成网状补锂层；

23、所述活性材料浆料在所述网状补锂层的表面形成上层活性材料层。

24、在本发明的一些实施例中，所述活性材料浆料、补锂浆料都包括导电剂和粘结剂。

25、在本发明的一些实施例中，所述活性材料、导电剂和粘结剂溶解到有机溶剂中形成所述活性材料浆料；

26、和/或，所述补锂剂、导电剂和粘结剂溶解到有机溶剂中形成所述补锂浆料。

27、在本发明的一些实施例中，所述网状补锂层中导电剂的质量百分比为5％～10％。

28、在本发明的一些实施例中，所述活性材料、导电剂和粘结剂的质量比为(90～98)：(1～5)：(1～5)；

29、和/或，所述补锂剂、导电剂和粘结剂的质量比为(80～90)：(5～10)：(5～10)。

30、在本发明的一些实施例中，所述活性材料、导电剂和粘结剂的质量比为(95～98)：(1～2.5)：(1～2.5)；

31、和/或，所述补锂剂、导电剂和粘结剂的质量比为(80～85)：(7.5～10)：(7.5～10)。

32、在本发明的一些实施例中，所述活性材料浆料的固体含量范围为65％～70％；

33、和/或，所述活性材料浆料的粘度为5000mpa·s～7000mpa·s。

34、在本发明的一些实施例中，所述静电纺丝的接收距离为5cm～10cm；

35、和/或，所述静电纺丝的电压为10kv～20kv；

36、和/或，所述静电纺丝的下料速度为10ml/h～15ml/h。

37、在本发明的一些实施例中，对所述网状补锂层进行烘干，烘干的温度为90℃～100℃；

38、和/或，对所述上层活性材料层进行烘干，烘干的温度为90℃～100℃。

39、本发明第三方面提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括如上所述的多层涂布正极片。

40、本发明第四方面提供一种用电装置，所述用电装置包括如上所述的锂离子电池。

41、本发明所能实现的有益效果：

42、本发明采用多层涂布的方式在正极片上制备多层活性材料层，有利于提高锂离子电池的能量密度和倍率性能，而且任意两活性材料层之间通过网状结构层连接在一起，网状结构层比表面积大，孔隙率高，上下两层的活性材料层可借助该网络结构层牢牢地粘附在一起，加强活性材料层之间的结合力，提升正极片整体的剥离力，能缓解多层涂布的层与层之间的活性材料浆料容易出现剥离、掉粉的问题，从而提升锂离子电池电芯的循环性能，而且网状结构层丰富的孔隙结构还有利于电解液的浸润，可提高锂离子电池的导电性能。

43、此外，本发明还可以在网状结构层中添加补锂剂形成网状补锂层，具有网状结构的补锂层孔隙丰富，有利于补锂剂产气后的排气，可有效缓解补锂剂产气严重和排气困难的问题。

44、本发明的多层涂布正极片不仅保留了多层涂布带来的高能量密度和优异的倍率性能，加强了层与层之间的结合力，提高了正极片的剥离力，可以缓解浆料容易发生剥离、掉粉，以及电解液浸润不良、导电性能差的问题，还能缓解补锂剂产气严重、排气困难的问题。

技术特征：

1.一种多层涂布正极片，其特征在于，所述多层涂布正极片自下而上包括集流体和两层或以上的活性材料层，任意两所述活性材料层之间设有网状结构层，每一所述活性材料层均包含活性材料；

2.根据权利要求1所述的多层涂布正极片，其特征在于，所述网状结构层包括补锂剂。

3.根据权利要求2所述的多层涂布正极片，其特征在于，所述补锂剂包括li2nio2、li5feo4、li2o、li2o2、li3n、li2c2o4中的至少一种。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的多层涂布正极片，其特征在于，所述网状结构层至少部分嵌入于所述网状结构层上表面和/或下表面形成的活性材料层中。

5.根据权利要求1所述的多层涂布正极片，其特征在于，所述活性材料包括磷酸铁锂、磷酸锰锂、磷酸镍锂、磷酸钴锂、磷酸锰铁锂、钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂中的至少一种；

6.根据权利要求1所述的多层涂布正极片，其特征在于，所述下层活性材料层中的活性材料的d50范围为50nm～10μm；

7.根据权利要求1所述的多层涂布正极片，其特征在于，设所述下层活性材料层中活性材料的d50为x，所述上层活性材料层中活性材料的d50为y，则满足y＞x。

8.根据权利要求7所述的多层涂布正极片，其特征在于，所述y和x满足y：x∈[2,1000]。

9.一种多层涂布正极片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要9所述多层涂布正极片的制备方法，其特征在于，所述活性材料浆料、补锂浆料都包括导电剂和粘结剂，所述网状补锂层中导电剂的质量百分比为5％～10％。

11.根据权利要求10所述多层涂布正极片的制备方法，其特征在于，所述活性材料、导电剂和粘结剂的质量比为(90～98)：(1～5)：(1～5)；

12.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括权利要求1至8任意一项所述的多层涂布正极片。

13.一种用电装置，其特征在于，所述用电装置包括权利要求12所述的锂离子电池。

技术总结
本发明公开了一种多层涂布正极片及制备方法、锂离子电池、用电装置，属于锂离子电池技术领域。发明的多层涂布正极片自下而上包括集流体和两层或以上的活性材料层，任意两活性材料层之间设有网状结构层，活性材料层均包含正极活性材料。本发明的多层涂布正极片不仅保留了多层涂布带来的高能量密度和优异的倍率性能，还利用网状结构层加强了层与层之间的结合力，提高正极片的剥离力，可缓解浆料容易发生剥离、掉粉，以及电解液浸润不良、导电性能差的问题，而且还能在网状结构层中添加补锂剂形成网状补锂层，不仅提高了正极片的导电性能，还能缓解补锂剂产气严重、排气困难的问题。

技术研发人员：吴海
受保护的技术使用者：浙江极氪智能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17