[发明专利]复合正极极片及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及电池技术，公开了一种复合正极极片及其制备方法和应用，包括正极基层浆料的制备、正极基层的制备、活性浆料的制备、活性层的制备、辊压、切片处理；还公开了一种复合正极极片，包括集流体、涂覆在集流体表面的正极基层、涂覆在正极基层表面的活性层；以及公开了一种具有上述复合正极极片的锂离子电池。本发明通过将导电性差的LiFe_0.5Mn_0.5PO₄或LiFe_0.4Mn_0.6PO₄或LiFe_0.3Mn_0.7PO₄材料与导电性优异的正极基层材料复合，使搭配这款复合正极材料的电池既具有高能量密度、循环寿命优势，又具有高安全性、低成本的优势，取长补短，产生协同效应，最终使得电池的各方面性能更加均衡，弥补市场上在这方面的空白。

技术领域

本发明涉及电池技术，尤其涉及一种由正极基层主材复合 LiFe_0.5Mn_0.5PO₄或LiFe_0.4Mn_0.6PO₄或LiFe_0.3Mn_0.7PO₄材料制成的复合正极极片及其制备方法和应用。

背景技术

目前各国政府大力推动新能源产业的发展，锂离子电池在动力、储能、通信方面的应用日趋广泛。

锂离子电池正极材料是现在锂电技术的关键环节，目前量产的主要有磷酸铁锂材料，其具有成本低、环境友好、循环寿命长、安全性能好、原材料丰富等优势，但是它相对于Li⁺/Li的电极电势仅为3.4V，能量密度相对较低，这会大大限制磷酸铁锂电池应用的广泛性及发展前景。而材料理论上磷酸锰铁锂容量与磷酸铁锂材料相当，其为170mAh/g，但它相对于Li⁺/Li的电极电势为4.1V，远高于磷酸铁锂材料的3.4V，且位于有机电解液体系的稳定电化学窗口。因此4.1V的高电位使得磷酸锰铁锂材料具有潜在的高能量密度的优点，这是它相对于磷酸铁锂材料的最大优势。如果磷酸锰铁锂材料的实际容量发挥到与磷酸铁锂材料相同的程度，其能量密度将比磷酸铁锂材料提高15％，与电压相当的LiMn₂O₄材料相比，其质量能量密度也可以提高25％以上。除此之外，磷酸锰铁锂表现出与LiNi_xCo_yMn_zO₂三元材料相似的电压平台和能量密度，更优的低温性能以及更长的循环寿命，并且对安全性能(例如针刺)能够大大提升。

但是，磷酸锰铁锂材料的离子传导率和电子传导率相比LiFePO₄、 LiMn₂O₄、LiNi_xCo_yMn_zO₂等材料均较差，因此其本身的结构限制了它在锂离子电池上的应用，为了在锂离子电池领域寻求更远的发展，就必须解决提高磷酸锰铁锂材料导电性的问题。

发明内容

本发明针对现有技术中磷酸锰铁锂材料导电性较差而影响在锂离子电池上的应用的缺点，提供了一种复合正极极片及其制备方法和应用，该复合正极极片能够改善磷酸锰铁锂导电性差的缺陷，解决LiFePO₄平台电压和能量密度低的问题，提升高温循环能力，或能够大大提升LiNi_xCo_yMn_zO₂三元材料电池的安全性能。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

复合正极极片制备方法，包括以下步骤，

S1.一次混料：将正极基层主材粉料、导电剂、粘结剂与溶剂混合，以 750-1000r/min的速度快速搅拌使其充分反应30-60min，分散得到正极基层浆料；