一種正極極片及其制備方法、鋰離子電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種正極極片及其制備方法，以及包括該正極極片的鋰離子電池。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋰離子二次電池具有高比能量，高循環(huán)壽命，低自放電等特點，在手機(jī)，平板電腦， 移動電源等消費類電子產(chǎn)品獲得廣泛地應(yīng)用。近年來，智能手機(jī)地迅猛發(fā)展，其功能的不斷 增加，對于作為其動力之源的鋰離子電池，順應(yīng)智能手機(jī)地發(fā)展需求，其能量密度在逐漸攀 升，綜合性能也不斷在提高。
[0003] 通常地，作為鋰離子二次電池用的正極活性材料，一般選用能夠可逆進(jìn)行釋放和 插入鋰離子的物質(zhì)，如具有通式LiCo xMnyNizO2(其中x+y+z = 1)或者LiMPO4(M = Fe、Mn、 Co中的一種或者多種）的物質(zhì)中的單獨一種或者混合多種作為鋰離子電池的正極活性材 料。當(dāng)前在消費類電子產(chǎn)品中，主要采用LiCoO 2作為正極活性材料。同時，為了獲得更高 的能量密度，通過提升電池的充電上限電壓獲得容量的上升。如將電池電壓從4. 2V提高到 4. 35V，電池放電容量能夠提升約15 %，若再提升到4. 4V，容量相比于4. 35V，容量可進(jìn)一步 獲得約6%左右的提升。然而，隨著充電電壓的提高，雖然能量密度獲得提升，但是電池循環(huán) 性能以及高溫存儲性能有所下降。
[0004] 為克服上述問題，現(xiàn)有技術(shù)中提供了一種正極極片，在正極極片上形成無機(jī)粒子 層，并結(jié)合具有空孔的隔離件（空孔平均孔徑為〇. 15 μ m-0. 3 μ m)共同作用，可獲得高溫性 能的一定的提升，但是并未從根本上克服上述問題，在長時間高溫儲存的情況下，上述改善 效果明顯減弱。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)中還提供了一種方法，通過在正極表面噴涂或者將正極浸漬在碳酸鋰溶 液中，形成保護(hù)層，以此來提高鋰離子電池的高溫性能（如高溫循環(huán)以及高溫儲存性能）。 但是該方案的效果并不明顯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中的正極極片在高充電電壓情況下， 電池循環(huán)性能以及高溫存儲性能差的問題，提供一種正極極片。
[0007] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：
[0008] 提供一種正極極片，包括正極集流體和附著于所述正極集流體表面的正極材料 層；所述正極材料層表面還附著有聚多巴胺層。
[0009] 同時，本發(fā)明還提供了上述正極極片的制備方法，包括如下步驟：
[0010] S1、獲取正極極片前體；所述正極極片前體包括正極集流體和附著于所述正極集 流體表面的正極材料層；
[0011] S2、獲取多巴胺溶液；
[0012] S3、將所述多巴胺溶液設(shè)置于所述正極極片前體上的正極材料層表面，然后干燥， 形成聚多巴胺層，得到正極極片。
[0013] 另外，本發(fā)明還提供了一種鋰離子電池，包括電池殼體、設(shè)置于電池殼體內(nèi)的電芯 以及填充所述電池殼體內(nèi)的電解液；所述電芯包括依次設(shè)置的正極極片、隔膜和負(fù)極極片； 所述正極極片為前述的正極極片。
[0014] 本發(fā)明的發(fā)明人通過大量實驗發(fā)現(xiàn)，在高充電電壓情況下，鋰離子電池中采用的 非水電解液在與高電壓正極極片接觸時會被氧化，而反應(yīng)產(chǎn)物可能沉積于正極極片表面， 也有部分可能穿過隔膜，在負(fù)極極片上還原而形成沉積物。沉積物的形成會阻礙鋰離子在 負(fù)極極片處的嵌入嵌出。而隨著沉積物量的增多，會導(dǎo)致隔膜內(nèi)孔洞被堵塞，從而阻礙鋰離 子的迀移，劣化鋰離子電池的循環(huán)性能。當(dāng)鋰離子電池處于高溫條件下時，上述問題更加明 顯。
[0015] 發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，若通過在正極極片上形成無機(jī)粒子層，以無機(jī)粒子來捕獲發(fā)生在正 極表面的電解液氧化分解產(chǎn)物；同時，結(jié)合具有孔洞（平均孔徑為0. 15 μ m-o. 3 μ m)的隔離 件來減少氧化分解產(chǎn)物的影響。但是，上述方法并未從根本上減少氧化產(chǎn)物的產(chǎn)生，因此， 上述方法對電池循環(huán)性能以及高溫存儲性能的改善效果不明顯。并且，在長時間高溫儲存 條件下，上述方法的效果將進(jìn)一步減弱。
[0016] 而若通過在正極極片表面噴涂或者浸漬碳酸鋰溶液形成保護(hù)層，由此制得的鋰離 子電池的電池循環(huán)性能以及高溫存儲性能的改善效果不明顯。
[0017] 本發(fā)明中，通過多巴胺溶液的自聚合，在正極極片前體的正極材料層表面形成聚 多巴胺層，可有效的覆蓋于正極材料層表面，從而大大地減少電解液在正極極片上的氧化 分解，繼而減少了氧化產(chǎn)物向負(fù)極極片的迀移量，顯著地提供了鋰離子電池的高溫存放性 能與循環(huán)性能。
[0018] 聚多巴胺分子中的N基團(tuán)對金屬離子具有較強(qiáng)的絡(luò)合能力，可以在高溫過程中絡(luò) 合正極材料可能溶出的金屬離子，從而減少了電解液中的游離的金屬離子，同時顯著地避 免了金屬離子負(fù)極還原的現(xiàn)象。同時，聚多巴胺對電解液的相容高，親和力佳，很容易被電 解液所潤濕，尤其在高壓實密度的正極片中，可以大大加速電解液對極片的潤濕，從而有助 于提高電池的循環(huán)性能和倍率性能。另外正極表面覆蓋了高分子膜，明顯地減少了正極表 面顆粒在制備工藝過程中出現(xiàn)的顆粒脫落現(xiàn)象的發(fā)生。
【附圖說明】
[0019] 圖1是本發(fā)明實施例1與對比例1的高溫45度循環(huán)曲線對比示意圖。
【具體實施方式】
[0020] 為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合 附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用 以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0021] 本發(fā)明提供的正極極片包括正極集流體和附著于所述正極集流體表面的正極材 料層；所述正極材料層表面還附著有聚多巴胺層。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明，上述正極極片中，正極集流體及附著于正極集流體表面的正極材料 層可以采用常規(guī)的各種。
[0023] 例如，上述正極集流體的種類已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，例如可以選自鋁箱、銅 箱、沖孔鋼帶。
[0024] 通常，正極材料層包括正極活性材料、正極粘結(jié)劑和正極導(dǎo)電劑。本發(fā)明中，上述 正極活性材料、正極粘結(jié)劑和正極導(dǎo)電劑所采用的具體物質(zhì)以及相對含量可采用現(xiàn)有技 術(shù)中常用的，例如：所述正極活性材料選自LiMn 204、LiMxFe1 XP04、LiuaLpb-ANeO2中的一 種或者多種；其中，〇彡X彡1，M選自Mn、Ti、Co、V、Mg中的一種或者多種；0彡a彡0. 2， 0彡b彡 1，0彡 c彡 1，0彡b+c彡 1.0，L、M、N*Co、Mn、Ni、Al、Mg、Ga、Sc、Ti、V、Cr、Fe、 Cu 和 Zn 中一種或多種。例如，具體可以采用 LiFeP04、Li3V2(P04)3、LiMn 204、LiMn02、LiNi02、 LiNiCoMn02、LiNiQ.S5CoaiAl aQ502、LiCoO2*-種或多種。
[0025] 本發(fā)明對所述正極導(dǎo)電劑沒有特別限制，可以為本領(lǐng)域常規(guī)的正極導(dǎo)電劑，比如 乙炔黑、碳納米管、HV、氣相沉積碳纖維、石墨烯、碳黑中的至少一種。其中，以正極活性物質(zhì) 的重量為基準(zhǔn)，所述導(dǎo)電劑的含量為〇. l_20wt%，優(yōu)選為0. 5-10wt%。
[0026] 所述正極粘結(jié)劑的種類和含量為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，例如含氟樹脂和聚烯烴 化合物如聚偏二氟乙烯（PVDF)、聚四氟乙烯（PTFE)和丁苯橡膠（SBR)中的一種或幾種。一 般來說，根據(jù)所用正極粘合劑種類的不同，以正極活性物質(zhì)的重量為基準(zhǔn)，正極粘結(jié)劑的含 量為 0· 01-10wt%，優(yōu)選為 0· 02-5wt%。
[0027] 上述正極集流體上的正極材料層的厚度可在較大范圍內(nèi)變動，優(yōu)選情況下，所述 正極材料層的厚度為30-200 μ m。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明，在上述正極材料層表面還附著有聚多巴胺層，通過該聚多巴胺層，可 極大的改善在高充電電壓情況下的電池循環(huán)性能以及高溫存儲性能。
[0029] 上述聚多巴胺層的厚度可在較大范圍內(nèi)變動，為同時保證電池的離子電導(dǎo)率以及 循環(huán)性能和高溫存儲性能，優(yōu)選情況下，所述聚多巴胺層的厚度為〇. 005-2 μ m。
[0030] 同時，本發(fā)明還提供了上述正極極片的制備方法，具體包括如下步驟：
[0031] Sl、獲取正極極片前體；所述正極極片