[发明专利]一种电池用正极极片及其制备方法和一种电池

说明书

本发明公开了一种电池用正极极片及其制备方法以及含有该正极极片的一种电池，本发明的正极极片包括集流体、位于集流体表面的导电涂层以及位于导电涂层上的正极活性物质层，所述导电涂层中含有导电粒子，至少部分所述导电粒子嵌入所述集流体，并与所述集流体形成嵌入层，所述嵌入层的厚度为0.5‑2微米。本发明的制备方法包括：首先在集流体的表面形成含有导电粒子的干膜层；然后将得到的所述干膜层进行第一轧制；最后在得到的第一轧制后的干膜层的表面形成正极活性物质层。含有上述正极极片的电池的内阻在高温高压循环中能够保持稳定，电池的电性能也能保持稳定。

技术领域

本发明涉及二次电池领域，具体地，涉及一种电池用正极极片及其制备方法以及一种含有该电池用正极极片的电池。

背景技术

自橄榄石结构的磷酸亚铁锂材料问世以来，由于其在高温状态下稳定的结构特点，使采用此类正极材料的电池在滥用条件下的热失控风险大大降低，电池的整体安全性得到了有效的保障。目前，业界大部分的储能及电动汽车电池均采用了磷酸亚铁锂体系正极。

但是，由于橄榄石结构的磷酸亚铁材料的电子导电性以及离子扩散系数极低，材料必须通过包覆碳技术处理并制成纳米级微粒，增大材料的反应面积，减小锂离子的固相迁移路径，才能使材料的容量特性得到充分的发挥。可是，正极材料的纳米化带来另外一个问题就是，材料制成浆料涂覆在铝基体的过程中，粒子与基体的接触并不充分，导致了活性材料与基体的接触电阻增大，电池的倍率性能及循环性能受到影响，特别是在高温储存及循环条件下，影响更为严重。

目前，业界在采用纳米活性材料时，普遍采用了铝基体上预涂导电炭层工艺，通过铝箔上的导电碳层改善纳米活性材料与基体的接触问题，使材料的倍率性能及储存、循环性能得到的充分的发挥。

磷酸亚铁锂材料的工作电压一般在3.6V之下，采用磷酸亚铁锂材料制成的电池能量密度受到了限制，目前业界成熟的磷酸亚铁锂体系(负极石墨体系)电池能量密度只能达到100-120wh/kg。随着市场特别是电动汽车领域对电池能量密度的提升需求日益增长。业界开始尝试采用高电压的同为橄榄 石结构的磷酸锰铁锂材料或磷酸铁锂材料混用镍钴锰(NCM)三元材料的正极方案，以期在能量密度的提升及电池的安全性方面找到平衡点。

但是，磷酸锰铁锂材料或NCM三元材料的工作电压必须到4.2V或4.2V以上才能充分发挥其容量特性。而磷酸锰铁锂材料与磷酸亚铁材料由于其相同的结构特点，也必须采用纳米化粒子，这样，磷酸锰铁锂及混用体系为了确保电池的功率特性及储存，循环特性，也必须采用上述的导电涂层处理铝基体以使活性材料与基体保持良好的电接触。可是，当磷酸锰铁锂或NCM三元材料混用体系的电池充电到4.2V或者超过4.2V的条件下循环，特别是在高温60℃条件下循环时，电池的内阻在循环过程中急剧上升，从而导致电池提前失效。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术的磷酸锰铁锂材料或磷酸亚铁锂混用NCM三元材料体系的电池在4.2V或更高电压下循环的内阻上升、电池提前失效的问题。

为了实现上述目的，第一方面，本发明提供一种电池用正极极片，该正极极片包括集流体、位于集流体表面的导电涂层以及位于导电涂层上的正极活性物质层，所述导电涂层中含有导电粒子，至少部分所述导电粒子嵌入所述集流体，并与所述集流体形成嵌入层，所述嵌入层的厚度为0.5-2微米。

第二方面，本发明提供一种电池用正极极片的制备方法，该方法包括：

(1)在集流体的表面形成含有导电粒子的干膜层；

(2)将步骤(1)得到的所述干膜层进行第一轧制，使得至少部分所述导电粒子嵌入所述集流体，并与所述集流体形成嵌入层，所述嵌入层的厚度为0.5-2微米；

(3)在步骤(2)得到的第一轧制后的干膜层的表面形成正极活性物质 层。