[发明专利]正极极片、其制备方法及其相关的锂离子二次电池、电动车辆和电子产品

说明书

本发明公开了一种正极极片、其制备方法及其相关的锂离子二次电池、电动车辆和电子产品。所述正极极片包括正极集流体及设置于正极集流体的至少一个表面上的正极膜片，所述正极膜片包括正极活性物质，所述正极活性物质为锂锰基正极活性材料；其中，正极极片的体积电阻率ρ_sum、正极活性物质在20MPa压力下的粉体体积电阻率ρ及正极膜片中正极活性物质的质量百分含量a之间满足ρ_sum/ρ^97.5‑a≤3。

本发明是基于申请号为201811011807.X、申请日为2018年08月31日、申请人为宁德时代新能源科技股份有限公司、发明名称为“正极极片、其制备方法及锂离子二次电池”的发明提出的分案申请。

技术领域

本发明属于储能装置技术领域，具体涉及一种正极极片、其制备方法及其相关的锂离子二次电池、电动车辆和电子产品。

背景技术

锂离子二次电池能够提供稳定的电压和电流，具有高电压平台、高比能量及宽广的温度使用范围，并且环境友好、携带方便，已成为当前各类电子产品及电动车辆的主流动力源。近年来，随着锂离子二次电池的广泛应用，市场对锂离子二次电池的电化学性能提出了越来越高的要求。

发明内容

本发明提供一种正极极片、其制备方法及锂离子二次电池，旨在使锂离子二次电池同时兼顾较高的安全性能、倍率性能及循环性能。

本发明第一方面提供一种正极极片，其包括正极集流体及设置于正极集流体的至少一个表面上的正极膜片，正极膜片包括正极活性物质，正极活性物质为锂锰基正极活性材料；

其中，锂锰基正极活性材料包括式（2-1）所示的第二锂锰基正极活性材料，

Li_1+zMn_eN_2-eO_4-dB_d（2-1），其中，-0.1≤z≤0，0e≤2，0≤d1，N为Ni、Fe、Cr、Ti、Zn、V、Al、Mg、Zr及Ce中的一种或多种，B为S、N、F、Cl、Br及I中的一种或多种；

正极极片满足：，其中，ρ_sum为正极极片的体积电阻率，单位为kΩ·cm；ρ为正极活性物质在20MPa压力下的粉体体积电阻率，单位为kΩ·cm；a为正极膜片中正极活性物质的质量百分含量，单位为wt%。

本发明的正极极片，其采用锂锰基正极活性材料作为正极活性物质，该正极活性物质具有更好的结构稳定性，能承受更剧烈的结构破坏力，减少材料结构破坏带来的热失控，并且该正极活性物质表面电解液氧化作用更低，能减少电解液在正极活性物质表面的副反应，抑制产气、减少产热量，从而使得锂离子二次电池具有较高的安全性能。同时通过使正极极片的体积电阻率ρ_sum、正极活性物质在20MPa压力下的粉体体积电阻率ρ及正极膜片中正极活性物质的质量百分含量a之间满足上述关系，能有效降低电池内部阻抗、并减小正极极化，从而使得锂离子二次电池还具有较高的倍率性能及循环性能。因此，本发明的正极极片能使锂离子二次电池同时兼顾较高的安全性能、倍率性能及循环性能。

在上述任意实施方式中，正极极片满足：。可选的，。可选的，。可选的，。正极极片的体积电阻率ρ_sum、正极活性物质在20MPa压力下的粉体体积电阻率ρ及正极膜片中正极活性物质的质量百分含量a之间满足的值在适当范围内，能更好地使锂离子二次电池同时兼顾较高的安全性能、倍率性能及循环性能。

在上述任意实施方式中，正极极片的体积电阻率ρ_sum≤450kΩ·cm。可选的，ρ_sum≤300kΩ·cm。进一步可选的，ρ_sum≤160kΩ·cm。正极极片的体积电阻率在适当范围内，能进一步改善锂离子二次电池的循环性能和倍率性能。