[发明专利]一种正极片、制备方法及包含其的锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子领域，涉及一种正极片、制备方法及包含其的锂离子电池，尤其涉及一种富锂正极片、制备方法及包含其的锂离子电池。

背景技术

相比于铅酸电池、镍镉电池和镍氢电池，锂离子电池具有能力密度高、工作电压高、循环性能好、自放电小、无记忆效应以及环境友好等特点，自1991年商业化以来，已被广泛应用于3C数码领域。然而，随着智能手机和电动汽车的蓬勃发展，现有的锂离子电池的能量密度和循环寿命越来越无法满足其对高能量密度和长循环寿命的需求。全电池的实际可用能量密度和循环寿命与锂离子电池的首次库伦效率和负极SEI膜的形成存在密切关系，被广泛使用的石墨首次效率在90％至95％之间，具有更高能量密度的硬碳和硅碳材料的首次不可逆效率超过15％，导致其在形成固态电解质膜(SEI膜)的过程中消耗了大量的活性锂，从而造成了整个电芯的能量密度的下降。通过额外补锂，可以提高电芯的首次效率和循环性能。目前，报道的补锂方式主要有四种，分别为：负极电化学补锂、负极化学补锂、正极电化学补锂和正极化学补锂。其中，电化学补锂，如专利CN201620097015.9公开的电化学补锂装置，工艺复杂，不适合于工业化生产。化学补锂，尤其是通过补锂添加剂的方式，工艺简单、成本低廉且补锂量可控，非常适合用于工业化生产。负极化学补锂是工业上用得最多的补锂方式，其中，又以稳定化锂金属粉末(SLMP)应用最广，但是，负极补锂材料通常具有较低的电势和高化学反应活性，存在很大的加工安全性问题，并且，其与现有的溶剂和粘结剂有兼容性问题，例如，SLMP就会与常用的调浆溶剂NMP反应。正极化学补锂材料电势高，与现有的锂电池加工工艺兼容性好，是可选择的另一种补锂方法。

CN201210350770.x在惰性气氛中直接在正极片上喷洒含有锂盐的有机溶液，然后做干燥处理的补锂方式，但是，这种补锂方式，一方面，易燃有机液体容易造成安全隐患，另一方面，产生的大量有机气体会污染空气。

除了上述将补锂材料直接加到材料中的补锂方式，也有通过在阳极片或者电池结构中设计单独的补锂层的补锂方式，如CN201310336418.5和CN201310463949.0，通常补锂剂都是锂片或者锂金属粉末材料，存在极大的加工安全性问题，且与电解液反应活性较高，这种让补锂层直接与电解液接触的方式，也并不能解决补锂剂在电解液中的溶解问题。

CN 201410149314.8虽然提供了一种锂离子电池及其制造方法，采用等离子增强型原子层沉积法在电池的正极片表面、负极片表面和隔离膜表面均匀地镀上0.2-10nm的纳米保护层，以此来提高电池的循环性能和安全性能，但是，直接在极片和隔膜表面镀纳米惰性保护层容易降低电池的倍率性能，且所采用的等离子增强型原子层沉积法加工成本昂贵。

因此，需要开发一种既能通过少量补锂成分有效提高电池能量密度，又能防止补锂添加剂和活性物质被电解液溶解造成循环性能下降的补锂方式或结构，且这种补锂方式或结构不影响电池的倍率性能。

发明内容

针对背景技术所提出的问题，本发明的目的在于提供一种能为负极SEI膜形成精确补充不可逆活性锂消耗的正极片、制备方法及包含其的锂离子电池，所述正极片循环性能好、能量密度高。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种正极片，尤其是一种锂离子电池正极片，所述正极片包括：

集流体；

含有正极活性物质和补锂成分的活性层，且活性层形成在集流体上；

表面包覆有0.1nm-30nm厚惰性物质的导电层，且导电层形成在活性层上。

本发明的正极片是一种富锂正极片。

本发明的正极片的结构示意图参见图1，其中，1代表导电层，11代表导电层里的惰性物质，2代表活性层，3代表集流体。

本发明中，导电层是表面包覆有超薄惰性物质的导电层，所述“超薄”指：包覆的惰性物质的厚度(即惰性包覆层的厚度)在0.1nm-30nm，例如0.1nm、0.5nm、1nm、2nm、2.5nm、3.5nm、5nm、7nm、8nm、10nm、12nm、15nm、18nm、20nm、22.5nm、25nm、27nm或30nm等，优选为0.5nm-10nm，在此优选范围0.5nm-10nm内，既达到了防止活性层内金属离子被电解液溶解的目的，又降低了惰性包覆层对极片导电性的影响，提高了电池的倍率性能。