[发明专利]一种锂离子电池正极及其制备的锂离子电池

说明书

本发明涉及一种锂离子电池正极及其制备的锂离子电池，复合正极包括正极片以及包覆于正极片表面的活性物质层，活性物质层包括远离正极片表面的第一活性层和靠近正极片表面的第二活性层；其中，第一活性层含有磷酸锰铁锂，第二活性层含有镍锰酸锂。本发明制备的电芯具有优良循环性能、较高的能量密度、较低初始阻抗和较高热扩散温度。

技术领域

本发明涉及电池材料制备技术领域，尤其涉及一种锂离子电池正极及其制备的锂离子电池。

背景技术

随着便携式电子设备和大规模电网储能的快速发展，锂离子电池由于能量密度高、工作电压高、循环寿命长、环境污染小等优势得到了广泛应用，同时人们对其提出了更高的能量和功率密度要求。正极是锂离子电池的关键部位，提高正极材料的电化学性能是进一步研究和应用锂离子电池的重点。

现有锂离子电池根据正极分为三元体系及磷酸铁锂体系电池。三元电池能量密度高，但是安全性差。磷酸铁锂作为锂离子电池的正极材料，因其优异的安全和循环特征，同时具有无毒、无污染、安全性能好、原材料来源广泛、价格便宜、寿命长等优点，是新一代锂离子电池的理想正极材料。但磷酸铁锂电池能量密度低且高温性能存在缺陷，如广汽埃安磷酸铁锂针刺实验中，针刺峰值温度仅为51.5度，这是目前针刺热失控实验中表现最优的动力电池。新的正极体系磷酸锰铁锂因为能量密度比磷酸铁锂高，安全性比三元好的特点，正在成为发展新方向。但在磷酸锰铁锂电池的充放电过程中，电池阻抗是制约其性能的重要因素之一，阻抗不仅额外消耗电池的能量，而且会将消耗的能量转变为热量，对系统温度造成影响。因此，仍需寻找一种高温性能、循环性能和安全性能较高的正极材料。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种锂离子电池正极，对极片进行双层涂布，上层为LMFP，下层为LMNO，并针对该复合正极对电解液进行优化，解决了目前锂离子电池电性能差、以及LMFP与LMNO匀浆和涂布的问题，不仅更容易量产，而且很好地结合了LMFP和LMNO的优势，提供了一种具有优良循环性能、较高的能量密度、较低初始阻抗和较高热扩散温度的电芯。

本发明的第一个目的是提供一种锂离子电池正极，所述锂离子电池正极包括正极片以及包覆于所述正极片表面的活性物质层，所述活性物质层包括远离正极片表面的第一活性层和靠近正极片表面的第二活性层；其中，所述第一活性层含有磷酸锰铁锂(LMNP)，第二活性层含有镍锰酸锂(LMNO)。

进一步地，所述第一活性层由磷酸锰铁锂、导电剂和粘结剂与有机溶剂混合得到，所述第二活性层由镍锰酸锂、导电剂和粘结剂与有机溶剂混合得到。

进一步地，所述磷酸锰铁锂符合通式Li_xMn_yFe_zM_1-y-zPO₄·qC，其中，0.9≤x≤1.1，0.5≤y≤0.9，0.1≤z≤0.5，0.001≤q≤0.05，M选自B、Sr、Ti、Ca、Zr、Zn、Si、W、V、Mg、Mo、Nb、Al中的至少一种元素。

进一步地，所述镍锰酸锂符合通式LiNi_xM_yMn_2-x-yO₄，其中，0.3≤x≤0.7，0≤y≤0.2)，M选自B、Sr、Ti、Ca、Zr、Zn、Si、W、V、Mg、Mo、Nb、Al中的至少一种元素。

进一步地，所述导电剂选自导电炭黑、碳纳米管、石墨烯中的一种或几种。

进一步地，所述粘结剂可选择聚偏氟乙烯(PVDF)。

进一步地，所述有机溶剂可选择N-甲基吡咯烷酮。

进一步地，所述第一活性层中，磷酸锰铁锂、导电剂和粘结剂的重量比为95-98:1-5:1-2。

进一步地，所述第二活性层中，镍锰酸锂、导电剂和粘结剂的质量比为95-98:1-5:1-2。