[发明专利]正极极片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种正极极片及其制备方法，所述正极极片包括：集流体和正极材料层。正极材料层涂覆于集流体上，正极材料层包括：含有结晶水的普鲁士蓝类材料、导电剂、粘接剂和凝胶态非水电解质，正极材料层的特性满足0.1≤R2*(M1+M4)/((M2+M3)*R1)≤9，其中，M1为含有结晶水的普鲁士蓝类材料在200℃～400℃的热重损失率；M2为导电剂在正极材料层中的质量占比；M3为粘接剂在正极材料层中的质量占比；M4为凝胶态非水电解质在正极材料层中的质量占比；R1为正极极片的电阻率，R2为集流体的电阻率。由此，普鲁士蓝类材料会具有良好的晶体结构稳定性，使正极极片具有良好的安全性以及电化学性能，进而增加电池的循环稳定性。

技术领域

本发明涉及二次电池技术领域，具体涉及一种正极极片及其制备方法。

背景技术

随着电池技术的不断发展，具有更高能量密度的锂离子电池逐渐取代了传统的铅酸电池，锂离子电池虽然有着能量密度高，荷电保持能力强等优点，但是锂离子原料储量有限，锂离子电池成本高等问题，无法满足长远的大规模储电需求。与锂离子电池相比，钠离子电池具有储量丰富，安全性能好，成本低等优势，在钠离子电池制造中，一般在正极极片中加入普鲁士蓝类材料，以增加钠离子电池的能量密度，但普鲁士蓝类材料作为正极在液态电解质中放电时，其晶体结构中的结晶水会伴随钠离子的嵌入脱出发生置换反应，电解液会与置换出的水分子发生化学反应，降低电池安全性及循环稳定性。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种正极极片，所述正极极片在进行放电时晶体结构稳定，可避免结晶水释放至电解液中，增加电池的安全性以及循环稳定性。

本发明还旨在提出一种正极极片的制备方法，所述制备方法用于制备上述正极极片。

根据本发明实施例的正极极片，所述正极极片包括：集流体和正极材料层。所述正极材料层涂覆于所述集流体上，所述正极材料层包括：含有结晶水的普鲁士蓝类材料、导电剂、粘接剂和凝胶态非水电解质，所述正极材料层的特性满足0.1≤R2*(M1+M4)/((M2+M3)*R1)≤9，其中，所述M1为含有结晶水的所述普鲁士蓝类材料在200℃～400℃的热重损失率；M2为所述导电剂在所述正极材料层中的质量占比；M3为所述粘接剂在所述正极材料层中的质量占比；M4为所述凝胶态非水电解质在所述正极材料层中的质量占比；R1为所述正极极片的电阻率，单位为Ω·m，R2为所述集流体的电阻率，单位为Ω·m。

根据本发明实施例的正极极片，在正极极片进行生产时，首先需要将普鲁士蓝类材料、导电剂、粘接剂以及凝胶态非水电解质进行混合，得到正极浆料，再将正极浆料涂覆在集流体上，并进行烘干，从而得到正极极片，其中凝胶态非水电解质无流动性。当普鲁士蓝类材料的热重损失率、导电剂的含量、粘接剂的含量、凝胶态非水电解质的含量、正极极片的电阻率以及集流体的电阻率满足上述公式时，普鲁士蓝类材料会具有良好的晶体结构稳定性，不会因为结晶水含量过高导致副反应发生，也不会因为结晶水含量过低导致晶体结构被破坏，无流动性的凝胶态非水电解质也会对普鲁士蓝类材料的副反应产生抑制作用，从而使正极极片具有良好的安全性以及电化学性能，进而增加电池的循环稳定性。

在一些实施例中，所述普鲁士蓝类材料为Li⁺、Na⁺、K⁺中的一种或几种。选用含有以上碱金属离子的普鲁士蓝类材料，可使正极极片具有良好的电化学性能。

在一些实施例中，所述导电剂为导电炭黑、导电石墨、碳纳米管、碳纳米纤维中的一种或几种。上述导电剂的阻抗较低，可使正极极片的具有良好的导电性，进而提高电化学性能。

在一些实施例中，所述粘接剂为聚偏二氟乙烯、丁苯橡胶、丁晴橡胶、聚酰亚胺、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、聚丙烯酸、聚四氟乙烯中的一种或几种。通过将上述粘接剂加入正极材料层中，可使正极材料层在集流体上具有良好的粘结力，进而提高正极极片的稳定性。