[发明专利]一种正极极片及其制备方法与二次电池

说明书

本发明提供了一种正极极片及其制备方法与二次电池，所述正极极片包括集流体，以及设置在集流体单侧或双侧的活性材料层，所述活性材料层包括LFP和粘结剂，LFP的表面包覆有碳层；所述活性材料层中，LFP表面包覆碳含量的占比C，粘结剂含量的占比A，以及LFP的粒径D90、D50和D10满足：0.05≤C/A/[(D90‑D10)/D50]≤0.9。本发明通过控制LFP包覆碳含量、LFP粒径分布和粘结剂用量间的协同作用，保证了锂离子和电子两者充分的传输通道，因而保证了磷酸铁锂电池良好的1C倍率性能、高温存储和高温长循环性能，实现了降本增效的目的。

技术领域

本发明属于电池领域，涉及一种正极极片，尤其涉及一种正极极片及其制备方法与二次电池。

背景技术

在储能领域，LFP(磷酸铁锂)电池一直以低成本和长循环的优势获得广泛应用。但是，目前碳酸锂等原材料的价格出现了大幅度上涨，造成磷酸铁锂电池的成本不断提升。现阶段在保证磷酸铁锂电池原有的倍率性能、高温存储、长循环性能的提前下，实现低成本、高效率生产成为了现在的研究方向。通常情况，可以从以下维度进行改善：(1)材料设计：通过低成本生产工艺路线，制备低成本的正负极主材及辅料；(2)配方优化：通过改变正负极体系导电剂、粘结剂占比，实现每GWh所需辅料用量下降；(3)高效制程工艺：通过缩短匀浆、制程、化成分容等工序时间，提高生产效率，实现降低成本。

CN 114171725A公开了一种锂离子电池正极浆料的制备方法，采用湿法不制胶工艺将正极活性物质、导电剂以及大部分NMP预混均匀，然后将混合物料与PVDF粉料以及余量的NMP混合，避免了制胶步骤；虽然该工艺避免了纯干法工艺可能的电流过载的问题，也提高了工作效率，降低电芯生产成本，然而在量产过程中湿法不制胶工艺易出现因PVDF分子量批次不稳定，带来的PVDF未能完全溶解的现象，还会导致过筛问题和K值不良的问题。

基于以上研究，需要提供一种正极极片，所述正极片的成本低，能保证电芯良好的倍率性能、高温存储和长循环性能等性能，此外，还避免了单一维度带来的电芯质量稳定性问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种正极极片及其制备方法与二次电池，所述正极极片从材料设计和配方优化的角度降低电池的成本，通过合理搭配活性材料、粘接剂添加量和活性材料的粒径分布宽度，提升了电池的充放电性能、高温存储和高温长循环性能，同时克服了仅考虑单一因素造成的电池质量稳定性的问题。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种正极极片，所述正极极片包括集流体，以及设置在集流体单侧或双侧的活性材料层，所述活性材料层包括LFP和粘结剂，LFP的表面包覆有碳层；

所述活性材料层中，LFP表面包覆碳含量的占比C，粘结剂含量的占比A，以及LFP的粒径D90、D50和D10满足：0.05≤C/A/[(D90-D10)/D50]≤0.9。

本发明通过考虑锂离子电池充电时：锂离子从正极活性材料LFP中溶出、液相扩散并嵌入负极活性材料层间，电子能从LFP表面包覆碳的导电介质中传递到集流体，并通过外电路传递到负极中；锂离子电池放电时：锂离子从负极材料层间溶出、液相扩散并嵌入LFP晶格中，电子从导电介质传递到集流体，并通过外电路传递到正极LFP中；可见锂离子电池的这种“摇椅理论”只需要保证锂离子和电子两者充分的传输通道，即可实现储能电芯的小倍率充放电、高温存储和长循环等性能。

因此，本发明通过考虑LFP包覆碳含量、LFP粒径分布和粘结剂用量会影响锂离子传输路径和导电网络，对电池电性能起到的协同作用，将上述特征满足特定关系式，保证了锂离子和电子两者充分的传输通道，因而保证了磷酸铁锂电池良好的1C倍率性能、高温存储和高温长循环性能，实现了降本增效的目的。