[发明专利]阴极极片及锂离子二次电池

说明书

本发明涉及一种阴极极片及锂离子二次电池。阴极极片包括集流体；富锂材料层，设置于所述集流体上，所述富锂材料层包括修饰有导电聚合物的富锂过渡金属氧化物材料，所述富锂过渡金属氧化物材料的化学式为Li_xMe_yO_z，1≦x≦2，1≦y≦2，3≦z≦4，Me为Mn、Ti、Cr及Zr中的一种或多种；阴极活性物质层，设置于形成有所述富锂材料层的所述集流体上，所述阴极活性物质层包括层状锂过渡金属氧化物材料及磷酸铁锂材料中的一种或者几种的混合物。本发明提供的阴极极片的补锂工艺简单，阴极极片能够有效弥补首次不可逆容量损失所消耗的活性锂，阴极极片能够提高锂离子二次电池电芯能量密度。

技术领域

本发明涉二次电池技术领域，特别是涉及一种阴极极片及锂离子二次电池。

背景技术

随着动力电池在电动车方面的应用及推广，电芯的能量密度受到越来越多的关注和挑战，在不断改善和提升能量密度的研究下，电芯性能得到了很大提升。但是，对于锂离子二次电池来说，电芯的首次不可逆容量损失难以避免，而且以电芯采用的阴极常规材料磷酸铁锂和镍钴锰、镍钴铝三元及与上述阴极常规材料搭配使用的阳极常规材料石墨来说，电芯首次不可逆容量损失相当大，这很大程度阻碍了电芯能量密度的进一步提升和利用。

目前，对于电芯首次不可逆容量损失，一方面，通过控制阳极石墨的比表面积，来降低锂离子二次电池首次充放电过程中由于形成不可避免的阳极SEI(固相电解质界面膜)而导致的活性锂的消耗，但涉及到产品的实际使用，考虑到电芯的综合性能，阳极材料的比表面积需控制在一定范围内，由此导致的不可逆容量损失难以消除；另一方面，通过人为添加活性锂源的方法，在电芯中加入与首次不可逆容量损失基本一致的锂片、锂粉或锂盐等含有活性锂的物质，来补充电芯中可用的活性锂，弥补由于首次充放电过程的不可逆容量损失。

对于电芯补锂工艺，目前所广泛使用的补锂方法和工艺主要有锂片在阳极或阴极的直接贴合或压合，锂粉在阴极或阳极的直接掺杂或通过与溶剂分散形成溶液的形式喷洒或涂覆在阴极、阳极表面，以上方式会使活性锂的直接暴露；还有就是上述补锂工艺较复杂性。

另外，电芯补锂工艺还有就是将有机锂盐加入到阴极或阳极的方法，而这种方法在阴极或阳极引入了有机锂盐杂质，这一方面一定程度对电芯性能造成恶化，另一方面锂离子二次电池的电解液有机锂盐中的锂很难得到充分利用，进而降低锂离子二次电池的锂利用率。

综上，目前所采用的补锂方法在操作性、普及性、利用率以及实际效果方面均存在一定的问题，并不能很好的弥补首次不可逆容量损失所消耗的活性锂，在提升电芯能量密度方面存在局限。

发明内容

本发明实施方式一方面提供一种阴极极片，包括集流体；富锂材料层，设置于所述集流体上，所述富锂材料层包括修饰有导电聚合物的富锂过渡金属氧化物材料，所述富锂过渡金属氧化物材料的化学式为Li_xMe_yO_z，1≦x≦2，1≦y≦2，3≦z≦4，Me为Mn、Ti、Cr及Zr中的一种或多种；阴极活性物质层，设置于形成有所述富锂材料层的所述集流体上，所述阴极活性物质层包括层状锂过渡金属氧化物材料及磷酸铁锂材料中的一种或者几种的混合物。

本发明实施方式提供的阴极极片能够提高锂离子二次电池的循环性能。

本发明实施方式另一方面提供一种锂离子二次电池，包括：阴极极片、阳极极片、隔离膜及电解液。阴极极片包括集流体；富锂材料层，设置于所述集流体上，所述富锂材料层包括修饰有导电聚合物的富锂过渡金属氧化物材料，所述富锂过渡金属氧化物材料的化学式为Li_xMe_yO_z，1≦x≦2，1≦y≦2，3≦z≦4，Me为Mn、Ti、Cr及Zr中的一种或多种；阴极活性物质层，设置于形成有所述富锂材料层的所述集流体上，所述阴极活性物质层包括层状锂过渡金属氧化物材料及磷酸铁锂材料中的一种或者几种的混合物。