[发明专利]一种正极极片及其制备方法、电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种正极极片及其制备方法，以及采用该正极极片的电池。

背景技术

锂离子电池具有高能量密度、高输出电压、高输出功率等优点，广泛应用于电子、交通、能源等领域。随着新能源行业的发展，高能量密度、高输出功率电池的开发，合金负极因其高容量，高放电平台，优异安全性能而成为新一代高容量电池发展的方向。然而，合金材料普遍存在化成过程中伴随着巨大体积变化，材料产生大的应力，导致电极材料的表面开裂、集流体龟裂，特别是正极集流体铝箔（5-20Kg/mm²），相比铜箔（~35Kg/mm²）具有较低的拉伸强度。极片导电通路受到显著影响，进而严重影响电池性能。

发明内容

为克服现有技术中电池正极片龟裂的问题，本发明提供了一种正极极片，该正极极片在使用过程中龟裂现象减轻，正极极片膨胀开裂的位置，电子导电因网络导电层的存在仍然畅通，电池的倍率放电性能和循环性能明显改善。

本发明提供的正极极片包括依次层叠的正极集流体、网络导电层和正极活性层；所述网络导电层包括线状导电材料、聚乙烯吡咯烷酮和聚偏氟乙烯，所述线状导电材料选自碳纳米管、碳纤维、钢纤维、银线、铂线及导电高分子材料中的一种或多种。

同时，本发明还公开了上述正极极片的制备方法，包括：

S1、将线状导电材料、聚乙烯吡咯烷酮、聚偏氟乙烯和溶剂混合均匀，得到网络导电层浆料，其中，网络导电层浆料粘度为200-1000Pa·s；

S2、将网络导电层浆料涂覆于正极集流体上，烘烤，在正极集流体上形成厚度为2-10μm的网络导电层；

S3、在所述网络导电层表面形成正极活性层。

另外，本发明还公开了一种电池，包括电池壳体以及位于电池壳体内部的电芯组件和电解液，所述电芯组件包括依次层叠的正极极片、隔膜和负极极片，所述正极极片为上述正极极片或者采用上述方法制备得到的正极极片。

本发明通过在正极集流体表面形成具有线状导电材料的网络导电层，从而在正极集流体表面形成导电网络。在充放电过程中，因为导电网络存在，充分保证电子通路和电子接触。且导电网络具有一定的柔性，一方面能承受体积膨胀带来的应力。另一方面在合金负极不断膨胀后仍然保证良好的导电能力。同时明显提高倍率性能。

并且，本发明通过在正极材料/负极材料中加入一定量的线状导电材料，不仅进一步提高极片的粘结强度，同时保证材料发生体积膨胀后活性材料内部及活性材料与集流体之间良好的导电能力。

附图说明

图1是本发明提供的正极极片剖视图。

图2是实施例1与对比例1的放电性能曲线。

图3是实施例1与对比例1的循环性能曲线。

其中，1、正极集流体；2、网络导电层；3、正极活性层。

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，以下结合附图及实施例，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。

本发明公开的正极极片包括依次层叠的正极集流体、网络导电层和正极活性层；所述网络导电层包括线状导电材料、聚乙烯吡咯烷酮和聚偏氟乙烯，所述线状导电材料选自碳纳米管、碳纤维、钢纤维、银线、铂线中的一种或多种。

优选情况下，所述网络导电层厚度为2-10μm。

根据本发明，所述网络导电层中，线状导电材料、聚乙烯吡咯烷酮和聚偏氟乙烯质量比为：10-70：5-10：5-20。

上述正极活性层可以采用现有的正极活性层，例如，所述正极活性层包括正极活性材料、粘结剂和线状导电剂；所述正极活性层中，正极活性材料的添加量为90-98%，所述线状导电剂的添加量为0.5-1%，粘结剂的添加量为1-9.5%。

同样，上述正极活性层中的正极活性材料、粘结剂和线状导电剂也可采用现有的各种物质，例如所述正极活性材料选自钴酸锂、磷酸亚铁盐、锰酸锂、硅酸盐、及多元镍、钴、锰多元复合材料中的一种或几种；所述线状导电剂选自碳纳米管、碳纤维、钢纤维、银线、铂线及导电高分子材料中的一种或多种；所述粘结剂选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、丁苯橡胶中的一种或几种。

其中，更优选情况下，线状导电剂为碳纳米管。对进一步提高极片的防龟裂性能十分有利。

上述正极极片中，正极集流体为现有的，例如，可以采用铝箔或铝网。

同时，本发明还公开了上述正极极片的制备方法，包括：