[发明专利]高能量密度锂离子电池的正极片及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高能量密度锂离子电池的正极片及其制备方法，所述正极片包括极片本体，所述极片本体表面设置有敷料层，所述敷料层包括锂离子补充材料、正极材料、导电炭黑、导电碳管、聚偏氟乙烯和溶剂，其中，所述锂离子补充材料、所述正极材料、所述导电炭黑、所述导电碳管、所述溶剂和所述聚偏氟乙烯的质量比为(0.1～10)：(90～99)：1：0.5：40：1。在本发明中，制备的电极极片可有效抑制添加锂离子补充材料后，电池在4.1～4.2V电压区间内的大量产气问题，得益于锂离子补充材料表面包覆的低价态金属氧化物在该电压区间内，金属元素失去电子，抑制O^2‑的氧化，减少氧气的释放，提升了电池的稳定性。

技术领域

本发明属于锂离子电池开发技术领域，涉及正极片的设计，尤其涉及一种高能量密度锂离子电池的正极片及其制备方法。

背景技术

氧化亚硅复合石墨材料(C-SiOx)因其具有较高的理论比容量(＞400mAh/g)，以及较低的反应电位(＜0.4V)，而被应用于高能量密度的动力电池体系。目前广泛研究的锂离子补充材料Li₅FeO₄(LFO)具有较高首次充电容量(＞700mAh/g)以及较低的首次库伦效率(＜10％)，具有不错的锂离子补充效果。

LFO材料中，部分晶格氧的氧化能级在对锂电位4.2V左右。因此，在首次充电过程中会释放出氧气。释放的氧气会与电解液发生反应，破坏正极与电解液之间稳定的CEI膜，从而恶化电池的稳定性，甚至引发安全问题。因此，亟需开发设计一种锂电池的正极片，完善现有技术的不足。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种高能量密度锂离子电池的正极片及其制备方法，在本发明中，制备的电极极片可有效抑制添加锂离子补充材料后，电池在4.1～4.2V电压区间内的大量产气问题。这得益于锂离子补充材料表面包覆的低价态金属氧化物在该电压区间内，金属元素失去电子，抑制O^2-的氧化，减少氧气的释放，提升了电池的稳定性。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种高能量密度锂离子电池的正极片，所述正极片包括极片本体，所述极片本体表面设置有敷料层，所述敷料层包括锂离子补充材料、正极材料、导电炭黑、导电碳管、聚偏氟乙烯和溶剂，其中，所述锂离子补充材料、所述正极材料、所述导电炭黑、所述导电碳管、所述溶剂和所述聚偏氟乙烯的质量比为(0.1～10)：(90～99)：1：0.5：40：1。

在本发明中，制备的电极极片可有效抑制添加锂离子补充材料后，电池在4.1～4.2V电压区间内的大量产气问题。这得益于锂离子补充材料表面包覆的低价态金属氧化物在该电压区间内，金属元素失去电子，抑制O^2-的氧化，减少氧气的释放，提升了电池的稳定性。

本发明特别限定了敷料层成分及其质量比为锂离子补充材料、正极材料、导电炭黑、导电碳管、溶剂和聚偏氟乙烯的质量比为(0.1～10)：(90～99)：1：0.5：40：1，其中，主要原因是若缺少其中任何一种成分或增加其它成分，会导致浆料不稳定、极片电阻变大、电池容量降低，这是由于这个配方中含有分散剂、导电剂及锂离子补充材料。且质量比若超过限定值，会导致匀浆效果不好，这是由于锂离子补充材料残碱含量高，会与聚偏氟乙烯反应，过多加入会导致浆料凝胶；若质量比低于限定值，会导致电池能量密度下降，这是由于锂离子补充材料或正极材料太低会使极片容量降低。

作为本发明一种优选的技术方案，所述锂离子补充材料为Li₅FeO₄。

优选地，所述锂离子补充材料表面包覆有金属氧化物。