[发明专利]一种电池的正极、其制备方法及锂离子二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及电池领域，具体来说，本发明是关于一种电池正极及其制备方法和使用该正极的锂离子电池。

背景技术

锂离子电池是目前广泛使用的二次电池，其具有比能量高、工作电压高、自放电率低、循环寿命长、无污染等优点。广泛应用于电动工具、电动汽车等领域，其不仅要求能量密度高、循环寿命长、一致性好、安全性好、成本低等，还要求具有高的比功率，优良的高倍率充放电性能。

锂离子在正极极片中的扩散传输是衡量电池倍率充放电性能优劣的重要性能指标。正极极片中的开孔孔隙率决定着锂离子的扩散传输，孔隙率越高，越有利于锂离子和电解液向电极内部传输速度的提高，同时有利于锂离子在正极活性材料中嵌入脱出通道和方向的增加，从而使电池比功率高、具有优良的高倍率充放电性能。但是，孔隙率越高，活性物质的体积密度越低，电池的能量密度也越低，因此，锂离子电池正极极片通常需要经压片以提高压实密度，进而提高电池能量密度，经压实的正极极片，孔隙率降低，特别是表面闭孔的形成，使电解液很难向活性材料内部渗透，电解液浸润性差、浸润不均一，易导致电池注液时间延长和电池一致性差等问题，同时也会造成锂离子在电极内难以运输，最终使锂离子电池性能劣化；且仅经过压实来提高面敷料量，从而提高电池能量密度的方法，也会造成电池在长期循环后极片的掉料及加工过程中极片的掉料，降低电池的安全性能；同时，正极极片压实密度过大也会导致正极材料容量发挥困难，极片加工中容易出现断片、脆片等问题，正极的压实密度和能量密度存在瓶颈。

发明内容

本发明为了克服现有技术中的高能量密度正极电解液浸润性差、易掉料、循环性能差及倍率性能不理想的技术问题，提供一种孔径分布更优、电解液浸润性更好、不易掉料、循环性能好、内阻更低、倍率性能和高温储存性能更优的高能量密度电池正极、其制备方法及锂离子二次电池。

本发明的第一个目的是提供一种电池的正极，该正极包括导电基体和涂覆于该导电基体表面的材料层，其中，材料层包括附着在导电基体上的第一导电材料层、附着在第一导电材料层上的第一活性材料层、附着在第一活性材料层上的第二导电材料层及附着在第二导电材料层上的第二活性材料层，所述第二活性材料层的压实密度比第一活性材料层的压实密度低。

本发明的第二个目的是提供上述正极的制备方法，该方法包括先将第一导电材料附着在导电基体上，然后在第一导电材料层上附着第一活性材料层，后进行第一压片，再在第一活性材料层上附着第二导电材料层，然后再在第二导电材料层上附着第二活性材料层，后进行第二压片，所述第二压片后的第二活性材料层的压实密度低于第一压片后的第一活性材料层的压实密度。

本发明的第三个目的是提供一种锂离子二次电池，该电池包括电极组和非水电解液，所述电极组和非水电解液密封在电池壳体内，所述电极组包括正极、负极及隔膜，其中，正极为上述正极。

本发明的发明人意外发现本发明的技术方案在保证高能量密度的同时，能够使正极片表面的孔径分布更优，大孔径比例更高，电解液浸润性更好，不易掉料，循环性能好，内阻更低，倍率性能和高温储存性能更优。推测可能因为本发明的多层活性材料层的设计有利于正极活性材料的容量发挥以及电池性能的明显提升；特别是导电基体上及两层压实密度不同的活性材料层之间设置导电材料层，不仅能克服正极活性材料本身导电性能差的问题，能很好的降低电池内阻，而且意外能提高活性材料层的剥离强度，减少正极材料掉料风险，改善电池的循环性能；同时多层不同压实密度活性材料层设计，内层活性材料层压实密度较高，有助于降低材料的接触内阻，有助于材料的性能发挥，外层活性材料层压实密度稍低，有利于改变极片本身的孔隙率分布，提高电解液的浸润能力，提升电池注液效率以及电池一致性。而且在导电材料层的缓冲层上可以设计更高压实密度的活性材料层，处于内层，在加工和循环过程中也不会存在掉料的问题，电解液可以通过表层的高孔隙率的活性材料层慢慢渗入内部活性材料层，也能保证电解液的浸润，能更进一步提高正极的能量密度。

附图说明

图1是实施例1制备的正极的结构示意图。

图2是实施例1及对比例1制备的正极极片的孔径分布图。

图3是实施例1及对比例1制备的电池循环性能图。

图4是实施例1及对比例1制备的电池倍率性能图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。