[发明专利]锂离子电池正极片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池正极片的制备方法，其包括以下步骤：提供正极集流体；制备含有晶型为层状结构的正极活性材料的正极浆料，将正极浆料均匀分布在正极集流体上，干燥后经一次冷压、切片制得正极片；用溶剂对正极片进行浸润处理；以及经干燥、二次冷压制得锂离子电池正极片。本发明采用溶剂对一次冷压后的正极片进行浸润处理，可有效降低正极片的残余应力，降低正极片的膨胀，减少锂离子电池的厚度，提高锂离子电池的能量密度。在后续充放电循环过程中，正极活性材料颗粒间接触更紧密，锂离子电池的循环性能得到显著改善。此外，本发明还公开了一种根据本发明制备方法制得的锂离子电池正极片以及采用锂离子电池正极片的锂离子电池。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，更具体地说，本发明涉及一种锂离子电池正极片及其制备方法。

背景技术

近年来，随着智能手机、平板电脑、可穿戴设备等电子设备的普及和轻薄化，对消费类锂离子电池的能量密度的要求也越来越高。

锂离子电池的能量密度按以下公式计算：初始体积能量密度＝电池首次放电能量(电池容量×放电平台)/(电池长×宽×厚)。从前述计算公式可知，在相同的材料体系(电池容量和放电平台一致)和电池长宽尺寸下，影响锂离子电池能量密度的是锂离子电池的厚度。

锂离子电池的厚度是由正、负极活性材料以及集流体、隔离膜等辅材的厚度决定的。由于辅材的厚度不会变化，厚度的增长来自正、负极片的膨胀。以商业化的钴酸锂和石墨分别为正、负极活性材料的锂离子电池为例，从冷压到分容，锂离子电池的厚度增加约7％，其中，5％是由石墨负极的膨胀导致，2％由钴酸锂正极的膨胀导致。

因此，减小正极片从冷压到分容的厚度膨胀对锂离子电池初始体积能量密度的提升效果显著。此外，经过上百次的充放电循环过程，随着正极活性材料不断的嵌/脱锂及冷压残余应力的释放，会造成锂离子电池约10％左右的厚度膨胀，其中，约7％是由石墨负极的膨胀导致，约3％为钴酸锂正极的膨胀导致，锂离子电池厚度的增加势必降低锂离子电池在使用过程中的体积能量密度。

正极片的膨胀还会导致正极活性材料颗粒间的接触变差，导电性变差，阻抗增加，从而进一步恶化锂离子电池的电化学性能。

正极片冷压前，正极活性材料颗粒、粘结剂及导电剂均处于蓬松状态，例如，钴酸锂正极涂布后初始堆积密度为2～2.5g/cc。在冷压过程中，正极活性材料、粘结剂和导电剂受到快速剧烈压缩，正极堆积密度瞬间提高至3.8～4.2g/cc，厚度压缩至初始厚度的40％～70％。在此过程中，正极活性材料颗粒之间势必产生使极片恢复到受压前状态的相互作用的排斥力。但是，由于受到相互间粘结力作用，抵消了部分正极活性材料颗粒间的排斥力，使其无法彻底膨胀，即应力无法彻底释放，称为残余应力。在后续的加工及充放电过程中，残余应力不断释放，造成正极片的快速膨胀及电芯厚度的增加，导致能量密度损失和循环性能恶化。

现有的降低正极片残余应力的方法主要是通过高温热处理或通过长时间静置，但是，这两种方法均不能有效降低残余应力，并且耗时长、效率低。

有鉴于此，确有必要提供一种锂离子电池正极片及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有技术的不足，提供一种锂离子电池正极片及其制备方法，其可降低正极片冷压残余应力，降低制备过程中的正极片膨胀及充放电过程中的正极片膨胀。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种锂离子电池正极片的制备方法，其包括以下步骤：

提供正极集流体；

制备含有晶型为层状结构的正极活性材料的正极浆料，将正极浆料均匀分布在正极集流体上，干燥后经一次冷压、切片制得正极片；

用溶剂对正极片进行浸润处理；以及

经干燥、二次冷压制得锂离子电池正极片。