正极片以及包括该正极片的锂离子电池的制作方法_2

文档序号:9378477阅读:来源:国知局
进行包覆后形成的材料。其中,掺 杂和包覆的方法并没有特别的限制,均选用常规的方法即可。例如,掺杂的方法具体可参 见专利CN201110269159 -种锂离子电池及其正极活性材料;包覆的方法具体可参见文献 Influence of Cationic Substitutions on the Oxygen Loss and Reversible Capacity of Li-rich layered Oxide Cathodes (The Jounal of Physical Chemistry. 2011,115 : 7097-7103.)。另外,在上述掺杂、包覆的过程中,对掺杂的元素和包覆物质并没有特别的需 求,可根据实际需求进行选择。
[0021] 优选地,所述第二正活性材料为选自下述材料中的一种或多种:LiaQ' zC〇1 z02、 LiaQVNi1 z'02、LiaQ,z''NiyMny'C 〇1 yy' ZAaiaQiVNiyAlrCo1 y''y''' z'''02,其中,0 彡 z 彡 0· 25、 0 彡 z,彡 0· 25、0 彡 z" 彡 0· 25、0 彡 z",彡 0· 25、0 < y < 1、0 < y,< 1,1、0 < y" < 1、 0 < y"' < 1、0 < y+y' +z"< 1、0 < y"+y"' +z"' < 1、1 彡 a 彡 1.2。优选地,元素 Q' 为 选自附、(:〇、]?11、厶1、0、]\%、2厂]\1〇、¥、11、8、?和¥中的一种或多种。〇"为选自0、]\%、2『、 Mo、V、Ti、B、F和Y中的一种或多种。
[0022] 优选地,选用碳材料或无机化合物B对上述钴酸锂、镍酸锂、三元锂化物以及对上 述钴酸锂、镍酸锂、三元锂化物进行掺杂后形成的掺杂材料进行包覆,其中,无机化合物B 可选自 A1203、A1F3、A1P04、Li 3P04、Li4P207、Zr0 2、MgO、Ti02、Y203、LiAlOjP LiNiPO 4 中的一种 或多种,所述碳材料可选自炭黑例如炭黑Super Ρ、碳纤维(VGCF)、碳纳米管(CNTs)、石墨 烯、介孔有序碳例如介孔有序碳CMK-3和活性炭中的一种或多种。碳材料也可以为由有机 物如沥青、蔗糖烧结而形成。也就是说,在对上述材料进行包覆后形成的包覆材料中,所述 包覆层为选自 A1203、A1F3、A1P04、Li 3P04、Li4P207、Zr0 2、MgO、Ti02、Y203、LiAlOjP LiNiPO 4中 的一种或多种;或者是包覆层为选自炭黑Super P、碳纤维(VGCF)、碳纳米管(CNTs)、石墨 烯、介孔有序碳例如介孔有序碳CMK-3和活性炭中的一种或多种。
[0023] 在优选的实施方式中,碳材料或无机化合物B的含量为包覆前的第二正极活性材 料的总重量的〇. 005~5%,进一步优选地,无机化合物B的含量为包覆前的第二正极活性 材料的总重量的0. 05~4%,更进一步优选地,无机化合物B的含量为包覆前的第二正极活 性材料的总重量的〇. 05~3%,最优选为0. 05~2%。
[0024] 作为第二正极活性材料的实施,具体可以举出:LiCo02、LiNi02、LiNia5Mn a3CoQ.202、 LiNiasAla05Coa 1502、含量为包覆前的1^附。./1。.。50)。.150 2的重量的0.1%的41 203和包覆前 的1^附。./1。.。50)。.1502的重量的0.1%的110 2对1^附。./1。.。5(:〇。.1502进行包覆形成的材料。
[0025] 优选地,在上述正极片中,所述第二活性物质层的厚度为0. 1~250微米,进一步 优选地,所述第二活性物质层的厚度为0. 5~200微米,更进一步优选地,所述第二活性物 质层的厚度为50~100微米。
[0026] 在上述第一活性物质层以及第二活性物质层中,均包含有正极粘结剂和正极导电 剂,其中,所述正极粘结剂和正极导电剂的具体种类均没有特别的限制,只要所选用得正极 粘结剂起到粘结作用以及所选用的正极导电剂起到导电作用即可。
[0027] 优选地,所述正极粘结剂为选自羧甲基纤维素钠、聚丙烯腈、聚丙烯酸、聚苯乙烯 丁二烯共聚物、聚乙烯醇、聚氨酯、聚烯酸酯、聚偏氟乙烯、环氧树脂、氯化橡胶中的一种或 多种。
[0028] 其中,正极粘结剂的含量可根据实际需求进行选择。正极粘结剂的含量为其所在 的物质层的总重量的〇. 5~20%,进一步优选地,正极粘结剂的含量为其所在的物质层的 总重量的1~18%,更进一步优选地,正极粘结剂的含量为其所在的物质层的总重量的1~ 13%,最优选为1~5%。其中,所述物质层为第一活性物质层、第二活性物质层。
[0029] 优选地,所述正极导电剂为选自导电炭黑如炭黑Super P、超导炭黑、导电石墨、碳 纤维(VGCF)、乙炔黑和碳纳米管(CNTs)中的一种或多种。
[0030] 其中,所述正极导电剂的含量可根据实际需求进行选择。特别的,正极导电剂的含 量为其所在的物质层的总重量的〇. 5~18%,进一步优选地,正极导电剂的含量为其所在 的物质层的总重量的1~16%,更进一步优选地,正极导电剂的含量为其所在的物质层的 总重量的2~15%,最优选为2. 5~8%。其中,所述物质层为第一活性物质层、第二活性 物质层。
[0031 ] 在上述正极片中的所述缓冲层中,所述碳材料的具体种类并没有特别的限制,可 根据实际需求进行选择。例如,炭黑例如炭黑Super P、碳纤维(VGCF)、碳纳米管(CNTs)、石 墨烯、介孔有序碳例如介孔有序碳CMK-3、活性炭等均可作为所述缓冲层中的碳材料。
[0032] 在上述正极片中的所述缓冲层中,所述粘结剂的具体种类并没有特别的限制,可 根据实际需求进行选择,特别提到的是,所选择的粘结剂除起到粘结的作用外,还会在温度 升高时会发生膨胀,破坏导电网络,使电池极化增加,降低短路电流,从而起到减小热失控 的作用。例如羧甲基纤维素钠、聚丙烯腈、聚丙烯酸、聚苯乙烯丁二烯共聚物、聚乙烯醇、聚 氨酯、聚烯酸酯、聚偏氟乙烯、环氧树脂、醋酸乙烯树脂、氯化橡胶等均可作为所述缓冲层中 的粘结剂。特别的,选用聚偏氟乙烯作为粘结剂。
[0033] 优选地,在所述缓冲层中,所述碳材料的总重量与粘结剂的总重量比为碳材料:粘 结剂为1 : 9~9 : 1。
[0034] 优选地,在上述正极片中,所述缓冲层的厚度为0. 1~30微米,进一步优选地,所 述缓冲层的厚度为〇. 5~30微米。
[0035] 由于本申请提供的正极片包括设置在正极集流体上的第一活性物质层、缓冲层、 第二活性物质层,所述缓冲层位于第一活性物质层与第二活性物质层之间,将该正极片应 用到锂电池中,特别是应用到锂离子电池中后,提高了锂离子电池的安全性能,例如在滥用 条件下不易发生起火以及爆炸的现象,此外,减小极化增加和放电时内阻的增加,同时增加 了电解液在正极界面的扩散,以及缓冲层的存在大大减小了电池在循环过程中由于活性物 质层的膨胀不同而引起的界面破坏,大大提高了锂离子电池的循环性能,例如在循环3000 次后,仍然具有较高的容量保持率。
[0036] 在上述正极片中,所述正极集流体的具体种类可根据实际需求进行选择,例如铝 箱或者其它种类的铝等均可作为正极集流体。优选地,所述正极集流体的厚度为5~30微 米,进一步优选地,所述正极集流体的厚度为10~20微米。
[0037] 制备本申请提供的正极片的方法,并没有特别的限制,选用常规的方法即可。优选 地,选用包括以下步骤的方法制备本申请所提供的正极片:
[0038] (1)将上述所提到的第一正极活性材料、正极导电剂以及正极粘结剂加入到溶剂 中,混合均匀后,将混合均匀的浆料涂布到正极集流体上形成第一活性物质层。
[0039] 在上述步骤(1)中,所述溶剂优选为N-甲基吡咯烷酮;特别的,将混合浆料的粘度 控制在100~20000mpa · s ;所述涂布的方式并没有特别的限制,例如挤压涂布法、凹版涂 布法、转移涂布法、喷涂法、等离子体喷涂、化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)等均 可,只要将所制备得到的混合浆料均匀涂覆到正极集流体上即可,特别的,在正极集流体上 涂覆的混合浆料的量使得所
当前第2页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1