[发明专利]一种正极片及锂离子电池

说明书

本发明提供一种正极片及锂离子电池，所述正极片包括：集流体；第一涂层；第二涂层；所述第一涂层和第二涂层中包括掺杂金属元素的钴酸锂。所述第一涂层中钴酸锂的D50小于所述第二涂层中的钴酸锂的D50，所述第一涂层和所述第二涂层中，钴酸锂的粒径越小，金属元素的掺杂量越低。本发明设置表层涂覆粒径大的钴酸锂颗粒，降低了正极表面的脱离速度，能够缓解大倍率下锂离子快速脱出导致结构破坏的问题，高掺杂量提高表层钴酸锂电压，提高锂离子电池的能量密度；设置底层涂覆粒径小的钴酸锂颗粒，锂离子脱出速度快，可以平衡极片垂直方向的锂离子密度分布，提升锂离子迁移速度，且小粒径层空隙率高，电解液储存较多，降低极片极化。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种正极片及锂离子电池。

背景技术

随着5G时代的到来和锂离子电池技术的迅速发展，人们对锂离子电池的能量密度和使用寿命都提出了更高的要求，随着5G通用设备耗电量的增加，锂离子电池的续航能力也成为消费类锂离子电池发展的趋势。提高锂离子电池的能量密度需要使用高电压钴酸锂提高正极电压；要提高钴酸锂的电压，需要脱出更多的锂离子，过量锂离子脱出必然导致钴酸锂骨架结构的破坏。为保证钴酸锂的结构稳定性需要对其进行Al，Mg等元素的掺杂，传统的制备方式采用一锅式掺杂(即原料和掺杂元素混合烧结)，这将导致钴酸锂中大小颗粒掺杂不均匀，相同的掺杂量小粒径可以掺杂到颗粒中心位置，提高了钴酸锂的稳定性；大颗粒可能只在表面进行了掺杂，结构不稳定，长循环后期大颗粒钴酸锂破裂，结构遭到破坏恶化锂离子电池的循环寿命。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种正极片及锂离子电池，解决上述锂离子电池能量密度和使用寿命难以兼顾的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种正极片，所述正极片包括：

集流体；

第一涂层，所述第一涂层涂覆在所述集流体的至少一侧的表面，所述第一涂层中包括钴酸锂；

第二涂层，所述第二涂层涂覆在所述第一涂层的表面，所述第二涂层中包括钴酸锂；

其中，所述第一涂层中的钴酸锂和所述第二涂层中的钴酸锂均为掺杂金属元素的钴酸锂；

所述第一涂层中的钴酸锂的D50小于所述第二涂层中的钴酸锂的D50；

所述第一涂层中的钴酸锂的粒径分布包括第一区间和第二区间，所述第一区间内钴酸锂的粒径小于所述第二区间内钴酸锂的粒径，所述第一区间内钴酸锂的金属元素掺杂量小于所述第二区间内钴酸锂的金属元素掺杂量；

所述第二涂层中的钴酸锂的粒径分布包括第三区间和第四区间，所述第三区间内钴酸锂的粒径小于所述第四区间内钴酸锂的粒径，所述第三区间内钴酸锂的金属元素掺杂量小于所述第四区间内钴酸锂的金属元素掺杂量。

进一步地，所述第一涂层中的钴酸锂的粒径范围为：3μmD106μm、11μmD5016μm、19μmD9025μm；所述第二涂层中的钴酸锂的粒径范围为：6μmD1010μm、15μmD5019μm、26μmD9032μm。

进一步地，所述掺杂金属元素包括Al掺杂，其中，所述第一涂层中的钴酸锂中Al掺杂量为：粒径小于D10的钴酸锂中Al掺杂量为2000ppm～3500ppm，粒径在D10～D50之间的钴酸锂中Al掺杂量为4000ppm～5500ppm，粒径在D50～D90之间的钴酸锂中Al掺杂量为6000ppm～7500ppm；

所述第二涂层中的钴酸锂中Al掺杂量为：粒径小于D10的钴酸锂中Al掺杂量为3500ppm～5000ppm，粒径在D10～D50之间的钴酸锂中Al掺杂量为5500ppm～6500ppm，粒径在D50～D90之间的钴酸锂中Al掺杂量为7000ppm～9000ppm。