[发明专利]一种复合正极和锂离子电池

说明书

本发明公开了一种复合正极和锂离子电池，所述复合正极包括设置在集流体表面的三元活性物质层，沿着远离所述三元活性物质层的方向依次设置油性聚合物固态电解质层、磷酸锰铁锂层和水性聚氨酯基固态电解质层；本发明的复合正极应用于锂离子电池，可以在提升安全性能的同时保证高的能量密度。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，涉及一种复合正极和锂离子电池。

背景技术

在当今社会中，锂离子电池因其循环性能好、对环境友好等优点，逐渐成为最主要的可移动能源。相应的，锂离子电池的安全性和能量密度也越来越受到人们的重视。

复合正极是指通过固态电解质材料或固态电解质层与正极材料或正极活性物质层进行复合，得到具有复合结构的正极层，从而提高电池的安全性、电化学性能、结构性能以及界面性能。

申请人在之前的研究中制备了一种复合正极，包括设置在集流体表面的复合正极层、由PEO或PEG组成的油溶性聚合物固态电解质层、磷酸锰铁锂层以及水性聚氨酯基固态电解质层，该复合正极结构具有较高的安全性，且各层复合性好，但PEG和PEO虽然能够溶解于油性溶剂，但本身属于亲水性聚合物，在制备过程中易吸水，依然会对三元材料造成影响。

为此，如何对复合正极进行结构优化，进一步提升电池的安全和电化学性能十分必要。

发明内容

本发明的目的在于提出一种复合正极和锂离子电池。本发明的复合正极应用于锂离子电池，可以在提升安全性能的同时保证高的能量密度。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种复合正极，所述复合正极包括设置在集流体表面的三元正极活性物质层，沿着远离所述三元正极活性物质层的方向依次设置油性聚合物固态电解质层、磷酸锰铁锂层和水性聚氨酯基固态电解质层。

以下作为本发明优选的技术方案，但不作为对本发明提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本发明的技术目的和有益效果。

所述三元正极活性物质层包括靠近集流体一侧的第一三元正极活性物质层和远离集流体一侧的第二三元正极活性物质层，所述第一三元正极活性物质层包含第一三元正极材料，所述第二三元正极活性物质层包含第二三元正极材料，所述第二三元正极活性物质层中第二三元正极材料的镍含量低于所述第一三元正极活性质层中第一三元正极材料的镍含量。

所述第一三元正极材料的分子式为Li(Ni_a1Co_b1X_c1)O₂，其中a1+b1+c1=1，X选自Mn或Al中的一种或其混合物；

所述第二三元正极材料的分子式为Li(Ni_a2Co_b2Y_c2)O₂，其中a2+b2+c2=1，Y选自Mn或Al中的一种或其混合物；

可以理解的是，第二三元正极材料的镍含量低于第一三元正极材料也即a2a1。

在一个实施方式中，所述三元正极活性物质层占所述复合正极总厚度的60-80%，例如60%、65%、70%、72%、74%、75%、77%、78%或80%等。

在一个实施方案中，所述第一三元正极活性物质层和所述第二三元正极活性物质层的厚度比为1-99:1。

在一个实施方式中，所述油性聚合物固态电解质层的离子电导率低于所述水性聚氨酯基固态电解质层的离子电导率。

在一个实施方式中，所述油性聚合物固态电解质层包括聚合物和锂盐。

所述油性聚合物固态电解质层的厚度为1-5μm；