[发明专利]正极片、钛酸锂电池及其制备方法

说明书

本发明涉及一种正极片、钛酸锂电池及其制备方法，该正极片包括正极集流体和设在正极集流体上的涂层，正极集流体上的涂层的原料包括外包覆Al₂O₃的镍钴锰单晶三元材料、导电碳以及黏结剂，外包覆Al₂O₃的镍钴锰单晶三元材料、导电碳以及黏结剂的重量比为(95～98):(1～4):(1～3)；外包覆Al₂O₃的镍钴锰单晶三元材料为实心的颗粒状结构，其元素组成为Li_1.05‑xMg_xNi_1‑2y‑zCo_yMn_yTi_zO₂·nAl₂O₃，其中0<x<0.05，0<y≤0.33，0<z≤0.05。该正极片以及采用该正极片制备得到的钛酸锂电池，是利用镍钴锰的单晶三元材料制备得到，单晶三元材料的颗粒内部为实心，制成的正极极片压实密度更高，有助于提高电池整体的能量密度和循环性能。且制备方法简单、易于控制，能够进一步的保证制备得到的产品的质量。

技术领域

本发明涉及新能源领域，特别是涉及一种正极片、钛酸锂电池及其制备方法。

背景技术

电动汽车是我国乃至全世界解决能源短缺和环境污染问题的重要发明之一，而电池系统是电动汽车主要的动力来源，而动力电池又是电池系统的核心部件。目前，市场上应用最多的动力电池是锂离子动力电池，动力电池按材料种类可分为三元动力电池、锰酸锂动力电池、磷酸亚铁锂动力电池、钛酸锂动力电池。与其他种类动力电池相比，钛酸锂动力电池具有明显的优势：(1)安全性能好，由于采用了尖晶石型的钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂)作为负极材料，嵌锂电位较高，充放电电压平稳，因此充放电过程中不会析出锂枝晶刺穿隔膜，避免引起电池短路；(2)循环性能好，充放电过程中负极材料体积几乎无变化，是一种“零应变”材料，结构保持完整；(3)倍率性能好，钛酸锂材料化学扩散系数高，具有三维锂离子通道，适合快速充放电；(4)低温性能好，低温下钛酸锂材料仍然具有高的锂离子扩散系数。正是由于这几大特征，使得钛酸锂电池非常适用于高功率车型，如公交、大巴等公路用车，以及矿用车、挖掘机等非公路用车，另外也应用于储能领域，起着削峰填谷的作用。

然而钛酸锂电池的能量密度低是钛酸锂电池应用中的短板，有人通过简单的三步水热法制备出了由超薄Li₄Ti₅O₁₂纳米片(HLTO-NS)组装的分级结构微球，表现出良好的电化学性能。当Li和Ti的元素含量比为1.5时，可得到纯净的HLTO-NS微球，在1、2、5、10、15、20、50C的倍率下，放电容量分别为179、171、167、162、159、156、50mAh/g，其中1C在理论上的放电比容量为175mAh/g。该方法从负极材料优化方面提升电池的能量密度，但提升空间非常有限。根据国家2020年产业规划的要求，提升钛酸锂动力电池能量密度势在必行。

发明内容

基于此，有必要提供一种正极片、钛酸锂电池及其制备方法，以解决传统的钛酸锂动力电池能量密度低的问题。

一种正极片，包括正极集流体和设在所述正极集流体上的涂层，所述正极集流体上的涂层的原料包括外包覆Al₂O₃的镍钴锰单晶三元材料、导电碳以及黏结剂，所述外包覆Al₂O₃的镍钴锰单晶三元材料、所述导电碳以及所述黏结剂的重量比为(95～98):(1～4):(1～3)；