[发明专利]一种正极极片及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种正极极片及其制备方法和应用。所述正极极片包括集流体和位于所述集流体表面的电极层；所述电极层中包括正极补锂剂、正极活性物质、导电剂和粘结剂；所述正极补锂剂为Li₂OHX_aY_b，其中a+b＝1，0≤a≤1，0≤b≤1，X和Y各自独立地包括F、Cl、Br或I中任意一种或至少两种的组合。本发明通过选用Li₂OHX_aY_b(X和Y为卤素元素)作为正极补锂剂，既可以精确控制补锂量，又可以避免补锂剂占正极活性物质的比例。实现了锂离子电池的超高能量密度和超长循环寿命。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，涉及一种正极极片及其制备方法和应用。

背景技术

能源危机是当今社会避无可避的话题，如何安全、清洁、快捷的使用能源正在成为各研究机构、企业、高校的主流研究方向，新能源汽车是清洁能源出行方式的杰出代表，是指采用非常规的车用燃料作为动力来源(采用新型车载动力装置)，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术。新能源汽车动力电源主要包括锂离子电池、镍氢电池、燃料电池、铅酸电池、超级电容器等，而锂离子电池在新能源汽车动力方面占据主要份额。

锂离子动力电池虽然可以取代化石能源为汽车提供动力，但锂离子电池电动汽车仍无法完全取代传统燃油车，其原因主要包括安全、寿命、续航等方面。

锂离子电池在预充过程中，溶剂或锂盐在活性颗粒与电解液界面发生氧化(正极)或还原(负极)反应，生成一种纳米级的马赛克状、多层结构的惰性物质(SEI膜)，此过程会消耗来自正极的活性锂，从而造成电池放电容量减小，为弥补锂离子电池首次充电过程中生成的SEI膜消耗的活性锂，需要对正极或负极进行补锂。常见的补锂试剂有金属锂箔、金属锂粉、Li₂NiO₂、Li₅FeO₄、Li₂O、Li₂O₂，其中，金属锂箔作为负极补锂剂收到锂箔碾压工艺的限制，不能精确的进行负极补锂；金属锂粉是粒径非常大的颗粒，且质量较轻，危险性大，不适用于工业生产；Li₂NiO₂和Li₅FeO₄作为正极补锂剂，占据了正极活性物质的比例，能量密度和循环寿命提升不明显；Li₂O和Li₂O₂具有很低的导电能力，且在电池中会生成O₂，不适合应用。

CN105206779A公开了一种陶瓷隔膜，在现有基膜的基础上，涂覆一层Li₂MnO₃、Li₂MnO₃-LiNiCoMnO₂、Li₅FeO₄、Li₅Fe₅O₈等可脱嵌锂离子的化合物，该方法虽然在充放电过程中能起到补锂的作用，但是在隔膜涂覆化合物的过程中势必会增加设备、工艺、材料的成本，隔膜涂覆后也会改变隔膜的抗拉强度、透气性以及孔隙率等性能。

CN107863567A中，用导电金属掺杂的Li₂O粉末制作正极补锂材料，可以起到补锂效果，进而提高电池容量，但是该文献中的正极补锂材料在实际使用中，由于Li₂O(和水反应生产强碱LiOH)和N-甲基吡咯烷酮(NMP)中微量的水反应容易造成PVDF分解和失活，导致在正极浆料凝聚，无法涂覆，其次即使在非常严苛的无水环境下涂覆，绝缘体的Li₂O会导致在首次充电补锂过程中，分解不完全，在电池使用过程中仍然会有气体的产生，造成电池胀气破裂产生安全问题。