[发明专利]正极极片及其制备方法、锂离子电池

说明书

本申请公开了一种正极极片及其制备方法、锂离子电池，包括集流体、涂布在集流体上的第一材料层、涂布在第一材料层上的过渡层以及涂布在过渡层上的第二材料层，第一材料层包括多晶活性材料，第二材料层包括单晶活性材料，过渡层为单晶活性材料和多晶活性材料的混合层，本申请通过第一材料层、第二材料层以及过渡层的协同作用提升了电池的循环性能、能量密度以及动力学性能。

技术领域

本申请涉及锂离子电池技术领域，特别涉及一种正极极片及其制备方法、锂离子电池。

背景技术

随着电动汽车的发展，消费者和下游车企对电动车的续航里程提出了更高的要求。基于这一客观事实，配备有高镍正极的锂离子电池越来越受到青睐。因为通过增加层状材料中镍的比例，可以提高电池的比容量，进而提高其能量密度。但是，提高了电芯能量密度的同时，高镍正极的循环稳定性也会有所牺牲。一方面，高价态的镍具有较强的氧化性，对于抗氧化能力较弱的碳酸酯类溶剂并不友善，会加剧电极界面的副反应，生成较厚的界面膜。另一方面，由于氧的P轨道和镍的3d轨道在高电位下重合，也就意味着在高电位下，层状材料中的晶格氧(O^2-)会被进一步氧化，从而诱发氧与电解液进一步反应，以CO₂、CO等气体的形式释放，产生严重的胀气。此外，伴随着晶格氧的释放，材料的结构也会发生重排，从层状往盐岩相过渡，从电化学活性相向惰性相转移。直观表现为阻抗的增加。这些种种不利因素极大地限制了基于高镍正极的锂离子电池的发展。

发明内容

本申请的主要目的是提供一种比容量高、循环稳定性好的正极极片及其制备方法。

进一步地，提供了使用上述正极极片的锂离子电池。

为本申请所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：

本申请的第一方面，提供了正极极片，其包括集流体、涂布在所述集流体上的第一材料层、涂布在所述第一材料层上的过渡层以及涂布在所述过渡层上的第二材料层，所述第一材料层包括多晶活性材料，所述第二材料层包括单晶活性材料，所述过渡层为所述单晶活性材料和多晶活性材料的混合层。

进一步地，所述多晶活性材料的化学式为LiNi_xCo_yTM_1-x-yO₂，其中，0.6≤x＜1，0≤y≤0.2，TM选自Mn、Al、Mg、Zn、Fe、Ti中的一种或多种，所述单晶活性材料的化学式为LiNi_xCo_yTM_1-x-yO₂，其中，0.6≤x＜1，0≤y≤0.2，TM选自Mn、Al、Mg、Zn、Fe、Ti中的一种或多种。

进一步地，所述过渡层中所述多晶活性材料与单晶活性材料的体积比为1:1～2:1。

进一步地，所述过渡层厚度为3～10μm。

进一步地，所述过渡层的孔隙率为15％～30％。

进一步地，所述第一材料层的涂布面密度为0.15～0.35g/1540.25mm²，所述第二材料层的涂布面密度为涂布面密度低于0.21g/1540.25mm²。

进一步地，所述第一材料层还包括第一导电剂，所述第二材料层还包括第二导电剂，所述第二导电剂的电导率高于所述第一导电剂的电导率，和/或，所述第二导电剂占第二材料层的质量百分比高于所述第一导电剂占第一材料层的质量百分比。

根据本申请的另一方面，提供了上述正极极片的制备方法，包括如下步骤：

S1：将所述多晶活性材料、第一粘结剂和第一导电剂溶于第一溶剂中，经搅拌混合均匀，得到第一浆料；

S2：将所述多晶活性材料、单晶活性材料溶于第二溶剂中，经搅拌混合均匀，得到第二浆料；