[发明专利]极片及其应用

说明书

本发明提供了一种极片及其应用，所述极片的活性物质层表面包括依次层叠设置的中间层和补锂层；所述中间层包括固态电解质，所述补锂层包括自分解产生锂离子的含锂化合物。本发明所述极片能有效抑制补锂过程中产生的热量，以及SEI层持续生长不断消耗活性锂离子等缺陷，因此，本发明提供的极片具备优异的补锂效果和电化学性能。

技术领域

本发明属于电池技术领域，涉及一种极片及其应用。

背景技术

目前，液态电池衰减的主要原因包括：SEI层持续生长、过渡金属溶解、正极材料析氧、电解液氧化和负极析锂等，通过补锂的方式抵消锂离子的造成的不可逆损耗能避免电池的衰减。

而现有的补锂方式主要是在极片中直接添加锂粉，或者在负极添加锂箔等，但是锂金属对水分及空气十分敏感，遇水会产生大量的热，会造成电极部分温度过高而失效的问题，造成补锂过程中无法形成较好的SEI，从而使电池后期的循环衰减的问题；另外，短路法补锂法则会造成极片产热过大，在电压降低过程中没有SEI生成的问题。

基于以上研究，需要提供一种极片，所述极片在补锂过程中不会产生大量热量，补锂过程缓慢且温和，并且能避免补锂过程中SEI无法较好生长的弊端，使电池具备较高的首效以及优异的循环性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种极片及其应用，首先在极片的活性物质层表面制备一层中间层之后，再设置补锂层，电池在工作状态下，极片中的补锂层中的物质会分解产生锂离子，从而实现补锂目的，中间层的设置有效抑制了补锂过程中热量的产生，避免了极片SEI层持续生长消耗锂离子的问题，不仅提升了电池的首效，还提升了电池的循环性能。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种极片，所述极片的活性物质层表面包括依次层叠设置的中间层和补锂层；

所述中间层包括固态电解质，所述补锂层包括自分解产生锂离子的含锂化合物。

本发明首先在极片活性层的表面采用固态电解质设置中间层，再进行设置补锂层，所述中间层作为人工SEI层，一方面能够避免补锂层与极片直接接触导致放热的问题，另一方面中间层的设置避免极片中SEI层持续生长造成活性锂大量损耗的问题，提升了补锂效果；本发明补锂层采用自分解锂化物，自分解锂化物在充放电过程中能够自分解产生锂离子进行补锂，而非采用常规的锂箔或锂粉进行补锂，避免了锂金属对水分及空气敏感且遇水放热的问题，因此，本发明能降低补锂过程中的发热量，提升补锂的首效，提升电池的循环性能。

优选地，所述固态电解质包括LiPON(锂磷氧氮)、LATP(磷酸钛铝锂)、LLZO(锂镧锆氧)或LLTO(锂镧钛氧)中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制的组合包括LiPON和LLTO的组合，或LATP和LLZO的组合，优选为LiPON。

优选地，所述LiPON、LATP、LLZO或LLTO分别独立地掺杂有过渡金属元素。

优选地，所述过渡金属元素包括Ti、V、Cr或Mn中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制的组合包括Ti和V的组合，或Cr和Mn的组合，优选为掺杂过渡金属元素的LiPON。

优选地，所述过渡金属元素的含量为5wt％至15wt％，例如可以是5wt％、10wt％或15wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

本发明所述固态电解质采用能够通过磁控溅射法在极片上生成较薄SEI膜的LiPON或掺杂型的LiPON，而其他固态电解质制备中间层人工SEI膜时需要通过电化学反应或者涂布的方法，会使制备得到人工SEI膜较厚，增大了电芯的内阻，因此，优选采用LiPON或掺杂型的LiPON才能制备出本发明的较薄人工SEI膜。

本发明在LiPON的基础上掺杂过渡金属元素，能够进一步提升补锂效果，提升SEI层的电子和离子传导速率。