[发明专利]锂离子电池正极片及其制备方法以及锂离子电池

说明书

本发明提供一种锂离子电池正极片及其制备方法以及锂离子电池，所述正极片包括正极集流体和涂覆于正极集流体上的功能层，所述功能层的原料包括具有介孔结构的含锂活性材料。本发明提供的正极片，可有效提高锂离子电池的功率密度以及低温脉冲性能等品质。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种正极片及锂离子电池。

背景技术

目前全球汽车市场，包括美国、中国、日本在内的各国以及欧盟等，对汽车的CO₂排放标准以及其燃油量提出了严苛的要求，这对汽车企业的节能减排技术来说是一个巨大的考验，虽然各大汽车企业在积极推进汽车电动化，汽车市场未来也必将是新能源汽车的市场，但2019年全球新能源乘用车的市场渗透率仅2.5％，目前汽车新能源的研发成本较高，续航能力较低，以及安全问题等因素尚未解决，导致纯动力汽车无法得到普及。而与此同时，达到节能减排的指标迫在眉睫，此时启停微混系统就成为一种较为可行的汽车节油过渡方案。

启停电池可以以较低的成本有效地降低CO₂等气体的排放量，这对汽车企业具有极大的诱惑力。相较于铅酸化学电池，锂离子启停电池具有高能量密度、重量轻、制动回收能力更强等优点，但其技术壁垒更高，同时对其低温充放电能力等性能要求较高，常规的锂离子电池难以满足功率与寿命的兼顾，且低温脉冲性能不高，影响电池的冷启动和低温充放电能力，因此，提高锂离子启停电池的功率性能/功率密度和低温脉冲性能等品质，对于锂离子启停电池的推广应用以及保证其在启停市场中具有更强竞争力具有重大意义。

现有的锂离子电池所采用的正极活性材料主要为磷酸铁锂材料、镍钴锰三元材料、钴酸锂材料、锰酸锂材料等含锂活性材料，其能量密度、循环寿命、安全性等均具有较大优势，但是由于常规含锂活性材料的电化学反应速率较慢等原因，导致了目前锂离子电池的功率密度较低，且其低温脉冲性能较差，尤其是低温充放电能力急速衰减，限制了其推广和应用。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本发明提供一种锂离子电池正极片，可使电池具有更高的功率密度和良好的低温脉冲性能等品质。

本发明还提供一种上述正极片的制备方法，能够制得上述正极片，且具有制备工艺简单、易操作等优点。

本发明还提供一种锂离子电池，采用上述正极片，具有较高的功率密度和良好的低温脉冲性能等品质。

本发明的一方面，提供一种锂离子电池正极片，包括正极集流体和涂覆于正极集流体上的功能层，所述功能层的原料包括具有介孔结构的含锂活性材料。

本发明提供的锂离子电池正极片，采用具有介孔结构的含锂活性材料作为正极活性材料，将其应用于锂离子电池，能够使锂离子电池具有良好的低温脉冲性能，有效改善其冷启动及低温充放电能力，且能够使锂离子电池兼具较高的功率密度和能量密度等品质。

发明人经研究分析认为，本发明利用超级电容器原理，实现电池品质的改善，具体地，以电池充电过程为例说明，采用本发明的正极片形成的锂离子电池，在充电过程中，正负极在完成正常锂的嵌入过程和脱出过程的同时，正负极之间被施加(或增强)了电场，电解液中的阴阳离子分别向正负电极迁移，正极表面附近的阴离子被吸附于正极材料表面的介孔结构中(即具有介孔结构的含锂活性材料的介孔结构中)，负极的阳离子将嵌入负极中或吸附在负极表面，从而形成稳定的双电层，达到能量储存的目的，由此使得锂离子电池的功率性能/功率密度大幅提升，同时也不会因引入电容器结构而造成能量密度的损失(即保持了电池较高能量密度的优势)；此外，利用本发明正极片制成的锂离子电池，由于电容器的离子吸脱附反应能垒低，反应活化能很小，对温度条件不敏感，具有更好的低温脉冲性能，可以有效改善电池的冷启动和低温充放电能力。