正極片以及包括該正極片的鋰離子電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請涉及鋰電池領(lǐng)域，特別地，涉及一種正極片以及包括該正極片的鋰離子電 池。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了提高電池的安全性，在大部分的現(xiàn)有技術(shù)中，采用在漿料里混用安全性較高 的材料，這種方式大多數(shù)情況下需要用很高的比例的安全性較高的材料才能達(dá)到明顯提高 電池安全性的效果。然而，選用此種方式在提高安全性的同時，通常會大大降低電池的能量 密度，并且增大了電池在低荷電狀態(tài)（SOC)下應(yīng)用的內(nèi)阻。此外，這種方式對于大容量電動 汽車用的電池，仍然很難起到明顯改善電池安全性的作用。
[0003] 另外，在一些其它的現(xiàn)有技術(shù)中，為了提高電池的安全性，選用在正極集流體上涂 覆活性物質(zhì)層后，再涂布另外的活性物質(zhì)層，但這種方式會導(dǎo)致電池的極化增加，循環(huán)性能 衰減甚至跳水。
[0004] 然而上述所提到的提高電池安全性的方式都會使得電池的性能和可靠性劣化，如 會降低電池的能量密度、增加電池內(nèi)阻以及循環(huán)跳水等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決上述問題，本申請人進(jìn)行了銳意研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在正極集流體上設(shè)置： 包含有第一正極活性材料的第一正極活性材料層、包含有碳材料和粘結(jié)劑的緩沖層、包含 有第二正極活性材料的第二活性物質(zhì)層，所述緩沖層置于第一活性物質(zhì)層與第二活性物質(zhì) 層之間，不僅能夠提高鋰電池的安全性能，而且能夠提高鋰離子電池的循環(huán)性能，從而完成 本申請。
[0006] 本申請的目的在于提供一種正極片，包括正極集流體以及設(shè)置在正極集流體上的 包含有第一正極活性材料的第一正極活性材料層、包含有碳材料和粘結(jié)劑的緩沖層以及包 含有第二正極活性材料的第二活性物質(zhì)層，所述緩沖層置于第一活性物質(zhì)層與第二活性物 質(zhì)層之間。
[0007] 本申請的另一目的在于提供一種鋰離子電池，包括本申請?zhí)峁┑恼龢O片。
[0008] 本申請?zhí)峁┑恼龢O片應(yīng)用到鋰電池中，特別是應(yīng)用到鋰離子電池中后，提高了鋰 離子電池的安全性能，例如在濫用條件下不易發(fā)生起火以及爆炸的現(xiàn)象，此外，減小極化增 加和放電時內(nèi)阻的增加，同時增加了電解液在正極界面的擴(kuò)散，以及緩沖層的存在大大減 小了電池在循環(huán)過程中由于活性物質(zhì)層的膨脹不同而引起的界面破壞，大大提高了鋰離子 電池的循環(huán)性能。
【具體實施方式】
[0009] 下面通過對本申請進(jìn)行詳細(xì)說明，本申請的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將隨著這些說明而變得更 為清楚、明確。
[0010] 本申請的目的在于提供一種正極片，包括正極集流體以及設(shè)置在正極集流體上的 包含有第一正極活性材料的第一活性物質(zhì)層、包含有碳材料和粘結(jié)劑的緩沖層和包含有第 二正極活性材料的第二活性物質(zhì)層，所述緩沖層置于第一活性物質(zhì)層與第二活性物質(zhì)層之 間。
[0011] 需要說明的是，在上述正極片中，在正極集流體上，從下到上依次設(shè)置：第一活性 物質(zhì)層，緩沖層和第二活性物質(zhì)層，或者是，在正極集流體上，從下到上依次設(shè)置：第二活性 物質(zhì)層，緩沖層和第一活性物質(zhì)層。也就是說，包含有第二正極活性材料的第二活性物質(zhì)層 也可以作為第一活性物質(zhì)層，而包含有第一正極活性材料的第一活性物質(zhì)層也可以作為第 二活性物質(zhì)層。
[0012] 在上述正極片中，所述第一正極活性材料并沒有特別的限制，可根據(jù)實際需求選 擇正極活性材料。優(yōu)選地，所述第一正極活性材料為選自磷酸鋰鹽、硅酸鋰鹽、尖晶石鋰鹽 以及上述磷酸鋰鹽、硅酸鋰鹽、尖晶石鋰鹽被摻雜和/或包覆后形成的正極材料中的一種 或多種。
[0013] 對上述磷酸鋰鹽、硅酸鋰鹽、尖晶石鋰鹽進(jìn)行摻雜和/或包覆所形成的材料是 指對上述磷酸鋰鹽、硅酸鋰鹽、尖晶石鋰鹽進(jìn)行摻雜后形成的材料、或者是對上述磷酸鋰 鹽、硅酸鋰鹽、尖晶石鋰鹽進(jìn)行包覆后形成的材料、又或者是對上述磷酸鋰鹽、硅酸鋰鹽、 尖晶石鋰鹽進(jìn)行摻雜后，再進(jìn)行包覆后形成的材料。其中，摻雜和包覆的方法并沒有特別 的限制，均選用常規(guī)的方法即可。例如，摻雜的方法具體可參見專利CN201110269159 - 種鋰離子電池及其正極活性材料；包覆的方法具體可參見文獻(xiàn)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.)D 另外，在 上述摻雜、包覆的過程中，對摻雜的元素和包覆物質(zhì)并沒有特別的需求，可根據(jù)實際需求進(jìn) 行選擇。
[0014] 優(yōu)選地，所述第一正極活性材料為選自下述材料中的一種或多種：LiM' Λ XP04、 Li2M'，,Q1 x,Si04、LiM' x"M2x"04,其中，0 彡 x 彡 0· 25、0 彡 x' 彡 0· 25、0 彡 x"彡 0· 25, M 選 自Mn、Fe、Co、Ni中的至少一種，Q選自Mn、Fe、Co、Ni中的至少一種，M'為選自Al、Cr、Mg、 Zr、Mo、V、Ti、B、F和Y中的一種或多種。
[0015] 優(yōu)選地，選用無機(jī)化合物A對上述磷酸鋰鹽、硅酸鋰鹽、尖晶石鋰鹽以及對上述磷 酸鋰鹽、硅酸鋰鹽、尖晶石鋰鹽進(jìn)行摻雜后形成的摻雜材料進(jìn)行包覆，其中，無機(jī)化合物A 可選自 A1203、A1F3、A1P04、Li 3P04、Li4P207、Zr0 2、MgO、Ti02、Y203、LiAlOjP LiNiPO4中的一 種或多種。也就是說，在對上述材料進(jìn)行包覆后形成的包覆材料中，所述包覆層選自A1203、 A1F3、A1P04、Li3P04、Li 4P207、Zr02、MgO、Ti02、Y 203、LiAlOjP LiNiPO 4中的一種或多種。也可 選用碳材料對上述磷酸鋰鹽、硅酸鋰鹽、尖晶石鋰鹽以及對上述磷酸鋰鹽、硅酸鋰鹽、尖晶 石鋰鹽進(jìn)行摻雜后形成的摻雜材料進(jìn)行包覆。其中，碳材料的具體種類可根據(jù)實際需求進(jìn) 行選擇，例如炭黑例如炭黑Super Ρ、碳纖維（VGCF)、碳納米管（CNTs)、石墨稀、介孔有序碳 例如介孔有序碳CMK-3、活性炭等均可對上述磷酸鋰鹽、硅酸鋰鹽、尖晶石鋰鹽以及對上述 磷酸鋰鹽、硅酸鋰鹽、尖晶石鋰鹽進(jìn)行摻雜后形成的摻雜材料進(jìn)行包覆。碳材料也可以為由 有機(jī)物如瀝青、蔗糖燒結(jié)而形成。
[0016] 在優(yōu)選的實施方式中，無機(jī)化合物A以及碳材料的含量為包覆前的正極活性材料 的總重量的0. 005~5%，進(jìn)一步優(yōu)選地，無機(jī)化合物A以及碳材料的含量為包覆前的正極 活性材料的總重量的〇. 05~4%，更進(jìn)一步優(yōu)選地，無機(jī)化合物A以及碳材料的含量為包覆 前的正極活性材料的總重量的〇. 05~3%，最優(yōu)選為0. 05~2%。
[0017] 作為第一正極活性材料的實例，具體可以舉出：LiFeP04、LiNia5M ni.504、 LiMna 75FeQ.25P04、Li2CoSiO 4、含量為包覆前的 LiNi。.5Μηι.50^重量的 0. 1% 的 Al 203和包覆前 的LiNia5MnuOj^重量的0. 1%的TiO 2對LiNi行包覆形成的材料。
[0018] 優(yōu)選地，在上述正極片中，所述第一活性物質(zhì)層的厚度為0. 1~200微米，進(jìn)一步 優(yōu)選地，所述第一活性物質(zhì)層的厚度為0. 5~100微米，更進(jìn)一步優(yōu)選地，所述第一活性物 質(zhì)層的厚度為5~50微米。
[0019] 在上述正極片中，所述第二正極活性材料并沒有特別的限制，可根據(jù)實際需求進(jìn) 行選擇。優(yōu)選地，所述第二正極活性材料為選自鈷酸鋰（LiCoO2)、鎳酸鋰（LiNiO2)、含有Ni、 Co、Mn的三元鋰化物、含有Ni、Co、Al的三元鋰化物，以及上述鈷酸鋰、鎳酸鋰、含有Ni、Co、 Mn的三元鋰化物、含有Ni、Co、Al的三元鋰化物被摻雜和/或包覆后形成的正極材料中的 一種或多種。
[0020] 對上述鈷酸鋰、鎳酸鋰、含有Ni、Co、Mn的三元鋰化物、含有Ni、Co、Al的三元鋰化 物進(jìn)行摻雜和/或包覆所形成的材料是指對上述鈷酸鋰、鎳酸鋰、含有Ni、Co、Mn的三元鋰 化物、含有Ni、Co、Al的三元鋰化物進(jìn)行摻雜后形成的材料、或者是對上述鈷酸鋰、鎳酸鋰、 三元鋰化物進(jìn)行包覆后形成的材料、又或者是對上述鈷酸鋰、鎳酸鋰、含有Ni、Co、Mn的三 元鋰化物、含有Ni、Co、Al的三元鋰化物進(jìn)行摻雜后，再