[发明专利]正极片及其制备方法、锂离子电池和车辆

说明书

本申请提供了一种电池正极片，包括正极集流体和位于正极集流体上的正极材料层，其特征在于，还包括补锂层，所述补锂层位于正极集流体和正极材料层之间或所述补锂层位于正极材料层表面；所述补锂层包括补锂材料和第一粘结剂，所述补锂材料包括核和位于核表面的包覆层，所述核包括至少一种锂离子化合物，所述包覆层包括碳和金属碳化物。本申请还提供了该种电池正极片的制备方法、含有该电池正极片的锂离子电池和含有该锂离子电池的车辆，本申请通过在电池正极片形成补锂层，补锂层脱出活性锂，进而能够补充SEI膜消耗的活性锂，能够大大提高电池的能量密度。

技术领域

本申请属于锂离子电池领域，尤其涉及一种正极片及其制备方法、锂离子电池和车辆。

背景技术

锂离子电池由于存在能量密度高，循环性能高，环境友好等优点而广泛应用在电动汽车，数码以及储能系统等技术领域中。然而，随着锂离子电池应用领域的不断扩大，对锂离子电池的能量密度提出了更高的要求，由此，补锂工艺的应用显得尤为重要。目前补锂工艺主要分为两大类：1)正极补锂工艺；2)负极补锂工艺。负极补锂一般采用锂粉补锂、锂箔补锂，但是因为金属锂是高反应活性的碱金属，能够与水剧烈反应，使得金属锂对环境的要求十分苛刻，这就使得这两种负极补锂工艺都要投入巨资对生产线进行改造，采购昂贵的补锂设备，同时为了保证补锂效果，还需对现有的生产工艺进行调整；另外负极补锂中高容量硅负极由于存在膨胀率高等缺陷也难以推广。正极补锂技术中一般是在正极匀浆的过程中，向其中添加少量的含锂化合物、导电剂，在充电的过程中，锂离子从这些高容量正极材料脱出，嵌入到负极中补充首次充放电的不可逆容量，存在以下缺点：1)将含锂化合物添加至正极浆料一起涂布，虽然工艺简单，不需要昂贵的补锂设备，但需改动现有电池的全部配料、调浆和涂布等工艺，过程复杂；2) 在正极中添加含锂化合物会导致正极活性物质的比例下降，影响了锂离子电池能量密度的进一步提高；3)在正极中添加的含锂化合物会与空气中的水和氧气发生反应，操作环境要求苛刻，安全性低，难以规模化生产；含锂化合物与导电剂固相混合，电子在两相之间的迁移阻碍更大，不利于锂离子顺利从材料中脱出。

发明内容

本申请针对上述技术问题，提出了一种电池正极片，包括正极集流体和位于正极集流体上的正极材料层，其特征在于，还包括补锂层，所述补锂层位于正极集流体和正极材料层之间或所述补锂层位于正极材料层表面；所述补锂层包括补锂材料和第一粘结剂，所述补锂材料包括核和位于核表面的包覆层，所述核包括至少一种锂离子化合物，所述包覆层包括碳和金属碳化物。

可选的，所述补锂层位于正极集流体和正极材料层之间。

可选的，所述正极材料层包括正极活性物质，所述锂离子化合物的嵌锂电位小于所述正极活性物质的嵌锂电位。

可选的，所述锂离子化合物的首次脱锂容量大于首次嵌锂容量。

可选的，所述锂离子化合物选自Li₂MoO₃、Li₂MnO₃、LiMnO₂、Li₂MnSiO₄、 Li₂CoSiO₄、LiFeBO₃、Li₂FeSiO₄、Li₅FeO₄、Li₆CoO₄、Li₆MnO₄、Li₂NiO₂和Li₂CuO₂中的一种或多种。

可选的，所述锂离子化合物的平均粒径为50nm～5μm。

可选的，所述锂离子化合物、所述碳和所述金属碳化物的质量比为80～95： 1～10：2～10。

可选的，所述包覆层的厚度为2nm～50nm。