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      正極片以及包括該正極片的鋰離子電池的制作方法_2

      文檔序號(hào):9378477閱讀:來(lái)源:國(guó)知局
      進(jìn)行包覆后形成的材料。其中,摻 雜和包覆的方法并沒(méi)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(jiàn)專(zhuān)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(jiàn)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.)。另外,在上述摻雜、包覆的過(guò)程中,對(duì)摻雜的元素和包覆物質(zhì)并沒(méi)有特別的需 求,可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇。
      [0021] 優(yōu)選地,所述第二正活性材料為選自下述材料中的一種或多種: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。優(yōu)選地,元素 Q' 為 選自附、(:〇、]?11、厶1、0、]\%、2廠]\1〇、¥、11、8、?和¥中的一種或多種。〇"為選自0、]\%、2『、 Mo、V、Ti、B、F和Y中的一種或多種。
      [0022] 優(yōu)選地,選用碳材料或無(wú)機(jī)化合物B對(duì)上述鈷酸鋰、鎳酸鋰、三元鋰化物以及對(duì)上 述鈷酸鋰、鎳酸鋰、三元鋰化物進(jìn)行摻雜后形成的摻雜材料進(jìn)行包覆,其中,無(wú)機(jī)化合物B 可選自 A1203、A1F3、A1P04、Li 3P04、Li4P207、Zr0 2、MgO、Ti02、Y203、LiAlOjP LiNiPO 4 中的一種 或多種,所述碳材料可選自炭黑例如炭黑Super Ρ、碳纖維(VGCF)、碳納米管(CNTs)、石墨 烯、介孔有序碳例如介孔有序碳CMK-3和活性炭中的一種或多種。碳材料也可以為由有機(jī) 物如瀝青、蔗糖燒結(jié)而形成。也就是說(shuō),在對(duì)上述材料進(jìn)行包覆后形成的包覆材料中,所述 包覆層為選自 A1203、A1F3、A1P04、Li 3P04、Li4P207、Zr0 2、MgO、Ti02、Y203、LiAlOjP LiNiPO 4中 的一種或多種;或者是包覆層為選自炭黑Super P、碳纖維(VGCF)、碳納米管(CNTs)、石墨 烯、介孔有序碳例如介孔有序碳CMK-3和活性炭中的一種或多種。
      [0023] 在優(yōu)選的實(shí)施方式中,碳材料或無(wú)機(jī)化合物B的含量為包覆前的第二正極活性材 料的總重量的〇. 005~5%,進(jìn)一步優(yōu)選地,無(wú)機(jī)化合物B的含量為包覆前的第二正極活性 材料的總重量的0. 05~4%,更進(jìn)一步優(yōu)選地,無(wú)機(jī)化合物B的含量為包覆前的第二正極活 性材料的總重量的〇. 05~3%,最優(yōu)選為0. 05~2%。
      [0024] 作為第二正極活性材料的實(shí)施,具體可以舉出:LiCo02、LiNi02、LiNia5Mn a3CoQ.202、 LiNiasAla05Coa 1502、含量為包覆前的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對(duì)1^附。./1。.。5(:〇。.1502進(jìn)行包覆形成的材料。
      [0025] 優(yōu)選地,在上述正極片中,所述第二活性物質(zhì)層的厚度為0. 1~250微米,進(jìn)一步 優(yōu)選地,所述第二活性物質(zhì)層的厚度為0. 5~200微米,更進(jìn)一步優(yōu)選地,所述第二活性物 質(zhì)層的厚度為50~100微米。
      [0026] 在上述第一活性物質(zhì)層以及第二活性物質(zhì)層中,均包含有正極粘結(jié)劑和正極導(dǎo)電 劑,其中,所述正極粘結(jié)劑和正極導(dǎo)電劑的具體種類(lèi)均沒(méi)有特別的限制,只要所選用得正極 粘結(jié)劑起到粘結(jié)作用以及所選用的正極導(dǎo)電劑起到導(dǎo)電作用即可。
      [0027] 優(yōu)選地,所述正極粘結(jié)劑為選自羧甲基纖維素鈉、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、環(huán)氧樹(shù)脂、氯化橡膠中的一種或 多種。
      [0028] 其中,正極粘結(jié)劑的含量可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇。正極粘結(jié)劑的含量為其所在 的物質(zhì)層的總重量的〇. 5~20%,進(jìn)一步優(yōu)選地,正極粘結(jié)劑的含量為其所在的物質(zhì)層的 總重量的1~18%,更進(jìn)一步優(yōu)選地,正極粘結(jié)劑的含量為其所在的物質(zhì)層的總重量的1~ 13%,最優(yōu)選為1~5%。其中,所述物質(zhì)層為第一活性物質(zhì)層、第二活性物質(zhì)層。
      [0029] 優(yōu)選地,所述正極導(dǎo)電劑為選自導(dǎo)電炭黑如炭黑Super P、超導(dǎo)炭黑、導(dǎo)電石墨、碳 纖維(VGCF)、乙炔黑和碳納米管(CNTs)中的一種或多種。
      [0030] 其中,所述正極導(dǎo)電劑的含量可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇。特別的,正極導(dǎo)電劑的含 量為其所在的物質(zhì)層的總重量的〇. 5~18%,進(jìn)一步優(yōu)選地,正極導(dǎo)電劑的含量為其所在 的物質(zhì)層的總重量的1~16%,更進(jìn)一步優(yōu)選地,正極導(dǎo)電劑的含量為其所在的物質(zhì)層的 總重量的2~15%,最優(yōu)選為2. 5~8%。其中,所述物質(zhì)層為第一活性物質(zhì)層、第二活性 物質(zhì)層。
      [0031 ] 在上述正極片中的所述緩沖層中,所述碳材料的具體種類(lèi)并沒(méi)有特別的限制,可 根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇。例如,炭黑例如炭黑Super P、碳纖維(VGCF)、碳納米管(CNTs)、石 墨烯、介孔有序碳例如介孔有序碳CMK-3、活性炭等均可作為所述緩沖層中的碳材料。
      [0032] 在上述正極片中的所述緩沖層中,所述粘結(jié)劑的具體種類(lèi)并沒(méi)有特別的限制,可 根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇,特別提到的是,所選擇的粘結(jié)劑除起到粘結(jié)的作用外,還會(huì)在溫度 升高時(shí)會(huì)發(fā)生膨脹,破壞導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò),使電池極化增加,降低短路電流,從而起到減小熱失控 的作用。例如羧甲基纖維素鈉、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、環(huán)氧樹(shù)脂、醋酸乙烯樹(shù)脂、氯化橡膠等均可作為所述緩沖層中 的粘結(jié)劑。特別的,選用聚偏氟乙烯作為粘結(jié)劑。
      [0033] 優(yōu)選地,在所述緩沖層中,所述碳材料的總重量與粘結(jié)劑的總重量比為碳材料:粘 結(jié)劑為1 : 9~9 : 1。
      [0034] 優(yōu)選地,在上述正極片中,所述緩沖層的厚度為0. 1~30微米,進(jìn)一步優(yōu)選地,所 述緩沖層的厚度為〇. 5~30微米。
      [0035] 由于本申請(qǐng)?zhí)峁┑恼龢O片包括設(shè)置在正極集流體上的第一活性物質(zhì)層、緩沖層、 第二活性物質(zhì)層,所述緩沖層位于第一活性物質(zhì)層與第二活性物質(zhì)層之間,將該正極片應(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(shí)內(nèi)阻的增加,同時(shí)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(guò)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,例如在循環(huán)3000 次后,仍然具有較高的容量保持率。
      [0036] 在上述正極片中,所述正極集流體的具體種類(lèi)可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇,例如鋁 箱或者其它種類(lèi)的鋁等均可作為正極集流體。優(yōu)選地,所述正極集流體的厚度為5~30微 米,進(jìn)一步優(yōu)選地,所述正極集流體的厚度為10~20微米。
      [0037] 制備本申請(qǐng)?zhí)峁┑恼龢O片的方法,并沒(méi)有特別的限制,選用常規(guī)的方法即可。優(yōu)選 地,選用包括以下步驟的方法制備本申請(qǐng)所提供的正極片:
      [0038] (1)將上述所提到的第一正極活性材料、正極導(dǎo)電劑以及正極粘結(jié)劑加入到溶劑 中,混合均勻后,將混合均勻的漿料涂布到正極集流體上形成第一活性物質(zhì)層。
      [0039] 在上述步驟(1)中,所述溶劑優(yōu)選為N-甲基吡咯烷酮;特別的,將混合漿料的粘度 控制在100~20000mpa · s ;所述涂布的方式并沒(méi)有特別的限制,例如擠壓涂布法、凹版涂 布法、轉(zhuǎn)移涂布法、噴涂法、等離子體噴涂、化學(xué)氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)等均 可,只要將所制備得到的混合漿料均勻涂覆到正極集流體上即可,特別的,在正極集流體上 涂覆的混合漿料的量使得所
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