[发明专利]正极极片、锂离子二次电池、电池模块、电池包和用电装置

说明书

本申请提供一种正极极片、锂离子二次电池、电池模块、电池包和用电装置。本申请的正极极片，其包括：集流体、涂布在集流体两侧的第一涂层和涂布在第一涂层表面的第二涂层，其中，第一涂层含有：小颗粒的橄榄石结构磷酸盐化合物，并且，所述小颗粒的橄榄石结构磷酸盐化合物的粒径为0.5～2μm；第二涂层含有：大颗粒的橄榄石结构磷酸盐化合物与层状过渡金属氧化物；或大颗粒的橄榄石结构磷酸盐化合物与纯层状过渡金属氧化物，并且，所述大颗粒的橄榄石结构磷酸盐化合物的粒径大于所述小颗粒的橄榄石结构磷酸盐化合物的粒径。通过本申请的正极极片能够抑制层状过渡金属氧化物表面过放，提升锂离子二次电池的充放电能力，增强循环稳定性。

技术领域

本申请涉及电池领域，尤其涉及一种正极极片、锂离子二次电池、电池模块、电池包和用电装置。

背景技术

锂离子二次电池因其高能量密度已被广泛运用在各种电动工具中，如电动汽车、手机等，用户也持续对锂离子二次电池的成本、能量密度和安全提出更高要求。

发明内容

本申请是鉴于上述课题而进行的，其目的在于，提供一种正极极片、锂离子二次电池、电池模块、电池包和用电装置，该正极极片能够抑制锂表面过放，提升锂离子二次电池的充放电能力，增强循环稳定性。

发明人考虑到：磷酸铁锂、磷酸锰铁锂等橄榄石结构磷酸盐化合物为提升充放电能力，一般为纳米颗粒，如果将纳米磷酸铁锂或磷酸锰铁锂直接与层状过渡金属氧化物混合使用，会出现搅拌凝胶及性能快速衰减，因此考虑到将磷酸铁锂、磷酸锰铁锂等橄榄石结构磷酸盐化合物区分成小颗粒部分和大颗粒部分，通过将小颗粒部分单独涂布在集流体的两侧，然后进一步将大颗粒部分与层状过渡金属氧化物或纯层状过渡金属氧化物混合而涂布在前述涂层之上，可以解决搅拌凝胶及性能快速衰减问题，从而抑制层状过渡金属氧化物表面过放，提升锂离子二次电池的充放电能力，增强循环稳定性。

为了实现上述目的，本申请第一方面在于提供一种正极极片，其包括：集流体、涂布在集流体两侧的第一涂层和涂布在第一涂层表面的第二涂层，其中，

第一涂层含有：小颗粒的橄榄石结构磷酸盐化合物，并且，所述小颗粒的橄榄石结构磷酸盐化合物的粒径为0.5～2μm；

第二涂层含有：大颗粒的橄榄石结构磷酸盐化合物与层状过渡金属氧化物；或大颗粒的橄榄石结构磷酸盐化合物与纯层状过渡金属氧化物，并且，所述大颗粒的橄榄石结构磷酸盐化合物的粒径大于所述小颗粒的橄榄石结构磷酸盐化合物的粒径。

将粒径为0.5～2μm的小颗粒橄榄石结构磷酸盐化合物单独涂布在集流体两侧以形成第一涂层，将粒径大于小颗粒橄榄石结构磷酸盐化合物的大颗粒橄榄石结构磷酸盐化合物与层状过渡金属氧化物材料混合或纯层状过渡金属氧化物材料混合后涂布在第一涂层之上，以形成第二涂层，既可以保留小颗粒橄榄石结构磷酸盐化合物的充放电能力，又能够将小颗粒橄榄石结构磷酸盐化合物与层状过渡金属氧化物隔离开，解决充放电过程中，小颗粒橄榄石结构磷酸盐化合物固相浓差极化小，而层状过渡金属氧化物材料固相浓差极化大，两种接触产生均衡电势差，从而导致层状过渡金属氧化物材料过放的问题。

在一些实施方式中，在本申请的正极极片中，所述橄榄石结构磷酸盐化合物为选自磷酸铁锂和磷酸锰铁锂中的至少一种。

在一些实施方式中，在本申请的正极极片中，所述层状过渡金属氧化物为选自钴酸锂、镍钴锰酸锂和镍钴铝酸锂中的至少一种，所述纯层状过渡金属氧化物为选自镍钴锰酸锂和镍钴铝酸锂中的至少一种。

在一些实施方式中，在本申请的正极极片中，所述第一涂层的厚度为2～200μm。如果第一涂层过厚，存在极片脱膜掉粉的问题；如果第一涂层的厚度过薄，存在不能有效利用下层小颗粒材料动力学，无法提高电极充电能力，以及加工效率低的问题。因此，通过使第一涂层的厚度在2～200μm的范围内，从而能够提高电极的动力学性能，弥补下层材料因扩散路径长带来的充放电能力的恶化，同时避免极片脱膜掉粉。