CN114068870A - 一种正极片及包括该正极片的锂离子电池 - Google Patents

一种正极片及包括该正极片的锂离子电池 Download PDF

Info

Publication number
CN114068870A
CN114068870A CN202111521912.XA CN202111521912A CN114068870A CN 114068870 A CN114068870 A CN 114068870A CN 202111521912 A CN202111521912 A CN 202111521912A CN 114068870 A CN114068870 A CN 114068870A
Authority
CN
China
Prior art keywords
coating
binder
positive
positive electrode
lithium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202111521912.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN114068870B (zh
Inventor
张健
彭冲
李俊义
徐延铭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhuhai Cosmx Battery Co Ltd
Original Assignee
Zhuhai Cosmx Battery Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhuhai Cosmx Battery Co Ltd filed Critical Zhuhai Cosmx Battery Co Ltd
Publication of CN114068870A publication Critical patent/CN114068870A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114068870B publication Critical patent/CN114068870B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/131—Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H01M4/1391—Processes of manufacture of electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362—Composites
    • H01M4/364—Composites as mixtures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362—Composites
    • H01M4/366—Composites as layered products
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/5825—Oxygenated metallic salts or polyanionic structures, e.g. borates, phosphates, silicates, olivines
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/028—Positive electrodes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明提供了一种正极片及包括该正极片的锂离子电池，所述正极片包括正极集流体和正极涂层，所述正极涂层包括第一涂层和第二涂层；所述第一涂层涂覆在正极集流体表面，所述第二涂层涂覆在第一涂层表面；所述第一涂层包括无机填料、第一导电剂和第一粘结剂；所述第二涂层包括正极活性物质、第二导电剂和第二粘结剂；当X1/(Y1×SY1+Z1×SZ1)>X2/(Y2×SY2+Z2×SZ2)；所述锂离子电池具有好的安全性能，在发生机械滥用(针刺、重物冲击)时，电池起火失效的概率大大降低。同时所述锂离子电池的循环性能不受影响，与现有的锂离子电池的循环性能效果相当，即在保持锂离子电池的循环性能的前提下显著提升其安全性能。

Description

一种正极片及包括该正极片的锂离子电池
本申请要求2020年12月14日向中国国家知识产权局提交的专利申请号为202011468005.9，发明名称为“一种正极片及包括该正极片的锂离子电池”的在先申请的优先权，该在先申请的全文通过引用的方式结合于本申请中。
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种正极片及包括该正极片的锂离子电池。
背景技术
锂离子电池因具有平台电压高、能量密度大、无记忆效应、寿命长等优点广泛应用于智能手机、笔记本电脑、蓝牙、穿戴设备等领域。然而在一些极端情况下，如锂离子电池遭受机械破坏(针刺、重物冲击等)时会发生内短路，发生内短路的锂离子电池在很短的时间内会放出大量的热，导致电池起火失效，具有很大的安全隐患。
研究发现，锂离子电池在发生内短路时，会有多种短路模式，其中正极集流体箔与负极片短路是最危险的模式。
发明内容
本发明提供一种正极片及包括该正极片的锂离子电池，所述正极片的使用可以解决锂离子电池在机械滥用的情况下起火失效等问题，提升锂离子电池的安全性能，同时所述锂离子电池的循环性能不受影响，与现有的锂离子电池的循环性能效果相当，即在保持锂离子电池的循环性能的前提下显著提升其安全性能。
本发明通过如下技术方案实现的：
一种正极片，所述正极片包括正极集流体和正极涂层，所述正极涂层包括第一涂层和第二涂层，所述第一涂层涂覆在正极集流体表面，所述第二涂层涂覆在第一涂层表面；所述第一涂层包括无机填料、第一导电剂和第一粘结剂，所述第二涂层包括正极活性物质、第二导电剂和第二粘结剂；
其中，X1/(Y1×SY1+Z1×SZ1)>X2/(Y2×SY2+Z2×SZ2)；
其中，X1为第一粘结剂的含量，Y1为无机填料的含量，Z1为第一导电剂的含量；SY1为无机填料的比表面积；SZ1为第一导电剂的比表面积；X2为第二粘结剂的含量，Y2为正极活性物质的含量，Z2为第二导电剂的含量；SY2为正极活性物质的比表面积；SZ2为第二导电剂的比表面积。
根据本发明，X1/(Y1×SY1+Z1×SZ1)>1.5X2/(Y2×SY2+Z2×SZ2)。
优选地，X1/(Y1×SY1+Z1×SZ1)>4X2/(Y2×SY2+Z2×SZ2)。
根据本发明，X1/(Y1×SY1+Z1×SZ1)为0.004～0.15g/m2，优选为0.01～0.1g/m2。如0.004g/m2、0.005g/m2、0.006g/m2、0.008g/m2、0.01g/m2、0.02g/m2、0.03g/m2、0.04g/m2、0.05g/m2、0.06g/m2、0.07g/m2、0.08g/m2、0.09g/m2、0.1g/m2、0.11g/m2、0.12g/m2、0.13g/m2、0.14g/m2或0.15g/m2。
根据本发明，X2/(Y2×SY2+Z2×SZ2)为0.002～0.003g/m2。
研究发现，满足X1/(Y1×SY1+Z1×SZ1)>X2/(Y2×SY2+Z2×SZ2)的第一涂层可以较好的与正极集流体粘结，其中，X1/(Y1×SY1+Z1×SZ1)和X2/(Y2×SY2+Z2×SZ2)均表示单位质量的被粘结物质(如无机填料和第一导电剂，或者如正极活性物质和第二导电剂)表面的粘结剂的用量；而粘结性能与粘结剂的量以及被粘结颗粒的比表面积相关。粘结剂的量越大，比表面积越小，则单位比表面积的粘结剂越多，粘结的效果越好。粘结性好可以使第一涂层与正极集流体不易分离。所述第一涂层与正极集流体之间的粘结力可以实现在发生机械滥用(针刺、重物冲击)的情况下，正极集流体表面可以被第一涂层很好保护，不易裸露，使得正极集流体与负极片接触几率降低，从而降低正极集流体与负极片的短路几率，提高电池安全性。
根据本发明，X1+Y1+Z1＝1；X2+Y2+Z2＝1；其中，X1、Y1、Z1、X2、Y2、Z2的定义如上所述。
本发明还提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括上述的正极片。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种正极片及包括该正极片的锂离子电池，所述正极片包括正极集流体和正极涂层，所述正极涂层包括第一涂层和第二涂层；所述第一涂层涂覆在正极集流体表面，所述第二涂层涂覆在第一涂层表面；所述第一涂层包括无机填料、第一导电剂和第一粘结剂；所述第二涂层包括正极活性物质、第二导电剂和第二粘结剂；当X1/(Y1×SY1+Z1×SZ1)>X2/(Y2×SY2+Z2×SZ2)；其中，X1为第一粘结剂的含量，Y1为无机填料的含量，Z1为第一导电剂的含量；SY1为无机填料的比表面积；SZ1为第一导电剂的比表面积；X2为第二粘结剂的含量，Y2为正极活性物质的含量，Z2为第二导电剂的含量；SY2为正极活性物质的比表面积；SZ2为第二导电剂的比表面积。所述锂离子电池具有好的安全性能，在发生机械滥用(针刺、重物冲击)时，电池起火失效的概率大大降低。同时所述锂离子电池的循环性能不受影响，与现有的锂离子电池的循环性能效果相当，即在保持锂离子电池的循环性能的前提下显著提升其安全性能。
附图说明
图1实施例1剥离测试后极片表面残留SEM。
图2实施例1剥离测试前极片的SEM。
具体实施方式
如上所述，本发明提供了一种正极片，所述正极片包括正极集流体和正极涂层，所述正极涂层包括第一涂层和第二涂层，所述第一涂层涂覆在正极集流体表面，所述第二涂层涂覆在第一涂层表面；所述第一涂层包括无机填料、第一导电剂和第一粘结剂，所述第二涂层包括正极活性物质、第二导电剂和第二粘结剂；
其中，X1/(Y1×SY1+Z1×SZ1)>X2/(Y2×SY2+Z2×SZ2)；
其中，X1为第一粘结剂的含量，Y1为无机填料的含量，Z1为第一导电剂的含量；SY1为无机填料的比表面积；SZ1为第一导电剂的比表面积；X2为第二粘结剂的含量，Y2为正极活性物质的含量，Z2为第二导电剂的含量；SY2为正极活性物质的比表面积；SZ2为第二导电剂的比表面积。
根据本发明，所述无机填料的中值粒径D50小于所述正极活性物质的中值粒径D50。
根据本发明，所述第一涂层中第一粘结剂的含量大于所述第二涂层中第二粘结剂的含量。
根据本发明，所述正极集流体与一部分所述第一粘结剂粘结，一部分所述正极活性物质与另一部分所述第一粘结剂粘结。
本发明中，所述无机填料的中值粒径D50小于所述正极活性物质的中值粒径D50，所述的第二涂层中的正极活性物质会嵌入第一涂层中(具体可以参见本申请的附图2所示的SEM图)，使得第一涂层中的一部分第一粘结剂和正极集流体接触，另一部分第一粘结剂和正极活性物质接触，即形成所述正极集流体与一部分所述第一粘结剂粘结，一部分所述正极活性物质与另一部分所述第一粘结剂粘结的结构。
根据本发明，经剥离测试后仅能将正极集流体表面的第二涂层，和/或，第一涂层的部分颗粒从正极集流体表面上剥离下来。
示例性地，经剥离测试后的极片表面仅第二涂层部分颗粒从正极片上剥离下来，被剥离的极片表面仅可以检测到第二涂层的正极活性物质颗粒，未检测到第一涂层的颗粒；或者，
经剥离测试后的极片表面涂层部分颗粒从正极片上剥离下来，被剥离的极片表面可以检测到第一涂层的无机填料颗粒和第二涂层的正极活性物质颗粒，但是未漏出正极集流体。
还具体地，当所述无机填料为磷酸铁锂，所述正极活性物质为钴酸锂时，所述正极片的正极涂层进行剥离后，正极集流体上残留的正极涂层表面的EDS中检测出Co、O元素。这一结果至少表示所述第一涂层和正极集流体之间的粘结力大于所述第一涂层和第二涂层之间的粘结力，和/或，所述第一涂层和正极集流体之间的粘结力大于第二涂层的正极活性物质颗粒之间的粘结力。
根据本发明，所述无机填料的中值粒径D50为0.05-8μm；比表面积为0.6～12m2/g。小粒径的无机填料的使用可以使第一涂层较薄且更致密。
根据本发明，所述正极活性物质的中值粒径D50为10-20μm；比表面积为0.1～0.3m2/g。此粒径范围的选择可以提供一个较高的压实密度，提升能力密度。
根据本发明，形成第一涂层的无机填料和第二涂层的正极活性物质相同或不同、第一导电剂和第二导电剂及其含量相同或不同、第一粘结剂和第二粘结剂及其含量相同或不同。
根据本发明，所述第一涂层中各组分的质量百分含量为：40-93wt％的无机填料、2-15wt％的第一导电剂、5-58wt％的第一粘结剂。
优选地，所述第一涂层中各组分的质量百分含量为：60-91wt％的无机填料、3-10wt％的第一导电剂、8-30wt％的第一粘结剂。第一粘结剂在此范围内时可以和正极集流体有较好的粘结效果，第一粘结剂的含量过高会降低能量密度，会恶化电芯性能，第一粘结剂的含量选择此范围，与中值粒径D50为0.05-8μm的无机填料结合，能形成粘结强且致密的底涂层。
示例性地，所述无机填料占第一涂层中各组分的质量百分含量为40wt％、45wt％、48wt％、50wt％、55wt％、58wt％、60wt％、62wt％、65wt％、68wt％、70wt％、72wt％、75wt％、78wt％、80wt％、82wt％、85wt％、88wt％、90wt％、92wt％、93wt％；
示例性地，所述第一导电剂占第一涂层中各组分的质量百分含量为2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％；
示例性地，所述第一粘结剂占第一涂层中各组分的质量百分含量为5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％、18wt％、20wt％、22wt％、25wt％、28wt％、30wt％、33wt％、35wt％、38wt％、40wt％、45wt％、48wt％、50wt％、55wt％、58wt％。
根据本发明，所述第二涂层中各组分的质量百分含量为：93-99wt％的正极活性物质、0.5-5wt％的第二导电剂、0.5-2wt％的第二粘结剂。选择此含量范围的第二粘结剂，提供较好的粘结效果，同时保持较高的能量密度。
优选地，所述第二涂层中各组分的质量百分含量为：95-98wt％的正极活性物质、1-3wt％的第二导电剂、1-2wt％的第二粘结剂。
示例性地，所述正极活性物质占第二涂层中各组分的质量百分含量为93wt％、94wt％、95wt％、96wt％、97wt％、98wt％、99wt％；
示例性地，所述第二导电剂占第二涂层中各组分的质量百分含量为0.5wt％、1wt％、1.5wt％、1.8wt％、2wt％、2.2wt％、2.5wt％、2.8wt％、3wt％、3.5wt％、4wt％、4.5wt％、5wt％；
示例性地，所述第二粘结剂占第二涂层中各组分的质量百分含量为0.5wt％、1wt％、1.5wt％、1.8wt％、2wt％。
根据本发明，所述第一导电剂和第二导电剂相同或不同，彼此独立地选自导电炭黑、碳纳米管、石墨烯中的至少一种。
根据本发明，所述第一粘结剂和第二粘结剂相同或不同，彼此独立地选自聚偏氟乙烯、改性聚偏氟乙烯中的至少一种。
其中，所述聚偏氟乙烯和改性聚偏氟乙烯均为市售的产品。
根据本发明，所述第一粘结剂的结晶度<40％，这是因为低的结晶度有利于具有较好的粘接效果。
根据本发明，所述第二粘结剂的结晶度<40％，这是因为低的结晶度有利于具有较好的粘接效果。
根据本发明，所述改性聚偏氟乙烯为丙烯酸酯改性聚偏氟乙烯。丙烯酸酯基团中含有羧基，其能和正极集流体(如铝箔)形成化学键，实现和正极集流体形成强力结合。
根据本发明，所述聚偏氟乙烯或改性聚偏氟乙烯的分子量为100-150万，例如为110万、130万。选择较大分子量的粘结剂，能够增强粘结性能，同时降低粘结剂的含量，增强其能量密度。
根据本发明，所述无机填料选自含锂过渡金属氧化物，具体选自钴酸锂(LCO)、镍钴锰三元材料(NCM)、镍钴铝三元材料(NCA)、镍钴锰铝四元材料(NCMA)、磷酸铁锂(LFP)、磷酸锰锂(LMP)、磷酸钒锂(LVP)、锰酸锂(LMO)、富锂锰基中的一种或多种；
或，所述无机填料选自陶瓷材料，具体选自氧化铝、勃姆石、氧化镁、氢氧化镁中一种或多种；
或，所述无机填料选自含锂过渡金属氧化物中的至少一种和陶瓷材料中的至少一种的混合物。
本发明中，所述无机填料起骨架支撑的作用。
根据本发明，所述正极活性物质选自钴酸锂(LCO)、镍钴锰三元材料(NCM)、镍钴铝三元材料(NCA)、镍钴锰铝四元材料(NCMA)、磷酸铁锂(LFP)、磷酸锰锂(LMP)、磷酸钒锂(LVP)、锰酸锂(LMO)、富锂锰基中的一种或多种。
根据本发明，所述正极集流体选自铝箔。
根据本发明，所述正极集流体的厚度为8-15μm。
根据本发明，所述第一涂层的厚度(辊压后的厚度)为2-10μm，如2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、8μm、10μm；所述第二涂层的厚度(辊压后的厚度)为30-80μm，如30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、55μm、60μm、65μm、70μm、75μm或80μm。
本发明还提供上述正极片的制备方法，所述方法包括如下步骤：
1)分别配制形成第一涂层的浆料和形成第二涂层的浆料；
2)将形成第一涂层的浆料和形成第二涂层的浆料涂布在正极集流体的两侧表面，制备得到所述正极片。
根据本发明，步骤2)中，所述涂布为双层涂布、凹版涂布、挤压涂布、转移涂布。
示例性地，步骤2)具体包括如下步骤：
将形成第一涂层的浆料涂覆在正极集流体表面形成第一涂层，将形成第二涂层的浆料涂覆在第一涂层表面形成第二涂层，得到正极片。
本发明还提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括上述的正极片。
根据本发明，所述锂离子电池还包括负极片。
根据本发明，所述负极片包括负极活性物质，所述负极活性物质选自人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、钛酸锂、硅碳负极、硅氧负极中的一种或多种。
本发明还提供上述锂离子电池的制备方法，所述方法包括如下步骤：
a)制备正极片和负极片；
b)将正极片和负极片进辊压、分切、制片、卷绕(或叠片)、封装、注液、化成、分容、OCV等工序制备得到锂离子电池。
下文将结合具体实施例对本发明做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的试剂、材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
下述实施例中所使用的改性PVDF是丙烯酸酯改性的PVDF，商业购买获得，牌号为Solef 5130。所述丙烯酸酯改性的PVDF的分子量为110万，结晶度为30-32％。
下述实施例中所使用的PVDF可以商业购买获得，购买自Arkema公司生产的牌号为HSV-900的聚偏氟乙烯。所述PVDF的分子量为100万，结晶度为25％。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而并非指示或暗示相对重要性。
下述实施例中所使用的粘结力测试的测试方法如下：
将锂离子电池放电完全(0.5C放电至3.0V)后解剖，取出正极片，将正极片放置在温度25±3℃，露点<-30℃的环境中静置2h，然后将正极片裁切成长度240mm、宽度30mm的正极片小片，使用NITTO No.5000NS胶带，将胶带按照长度200mm、宽度24mm的规格裁切成胶带小片，将胶带小片的一面粘在钢板(260mm*50mm)上，将正极片小片粘在胶带小片的另一面上，保证正极片小片完全覆盖住胶带小片，使用手持滚筒(直径95mm，宽度45mm，重量2kg)往复滚动3次，将正极片小片与胶带小片粘接在一起，然后使用拉力机(拉力机型号东莞科建KJ-1065系列)测试(180度剥离)，测试设备自动记录随着剥离位移变化的拉力值，作出拉力值随剥离位移变化的曲线，横坐标为剥离位移，纵坐标为拉力值，取曲线走平且剥离位移大于5mm时的拉力值即为粘结力。
下述实施例中所使用的安全性测试的测试方法如下：
(1)针刺测试：
取电池充满电，使用3mm钢针，以130mm/s速度垂直电池平面刺破电池中心。
(2)重物冲击测试：
取电池充满电，将电芯放置于一平面，将一个直径15.8±0.2mm的钢柱置于电芯中心，钢柱的纵轴平行于平面，让质量为9.1±0.1kg的重物从610±25mm的高度自由落到电池中心上方的钢柱上。
实施例1
第一步：制备第一涂层浆料，将80wt％磷酸铁锂(LFP)、15wt％改性PVDF、5wt％炭黑混合，加入NMP，经过搅拌配制成浆料。
第二步：制备第二涂层浆料，将97wt％钴酸锂、1wt％导电炭黑、0.8wt％碳纳米管、1.2wt％PVDF混合，加入NMP，经过搅拌配制成浆料。
第三步：制备负极浆料，将96wt％人造石墨、1wt％导电炭黑、1.5wt％SBR和1.5wt％CMC混合，加入去离子水，经搅拌制备成浆料。
第四步：正极极片制备，使用挤压涂布工艺将步骤一的第一涂层浆料涂覆在正极集流体表面形成厚度为5μm的第一涂层，将步骤二的第二涂层浆料涂覆在第一涂层表面形成厚度为40μm的第二涂层，得到粘结力正极极片。
第五步：负极极片制备，将步骤三的负极浆料涂覆在负极集流体上得到负极极片。
第六步：正负极极片进辊压、分切、制片、卷绕(或叠片)、封装、注液、化成、分容、OCV等工序制备得到锂离子电池。
对制备得到的锂离子电池进行粘结力测试，剥离后的极片截面如图1所示。左侧为被剥离面，右侧为完整面，极片被剥离面仅第二涂层的部分颗粒被剥离，第一涂层完好的保存(第一涂层厚度<10μm)，说明第一涂层的粘接效果优于第二涂层。
实施例2-9
其他步骤同实施例1，区别仅在于第一步中各物料选择和含量不同，和/或第二步中各物料选择和含量不同具体如表1所示。
对比例1
其他步骤同实施例1，区别仅在于第一步中各物料选择和含量不同，和/或，第二步中各物料选择和含量不同具体如表1所示。
从上述实施例和对比例可以看出，
当X1/(Y1×SY1+Z1×SZ1)>X2/(Y2×SY2+Z2×SZ2)时，所述正极片的使用可以解决锂离子电池在机械滥用的情况下起火失效等问题，提升锂离子电池的安全性能，同时所述锂离子电池的循环性能不受影响，与现有的锂离子电池的循环性能效果相当，即在保持锂离子电池的循环性能的前提下显著提升其安全性能。
特别地，当X1/(Y1×SY1+Z1×SZ1)>4X2/(Y2×SY2+Z2×SZ2)时，正极片的使用可以进一步提升锂离子电池的安全性能，且所述第一涂层与正极集流体之间的粘结力大于30N/m，也就是说，在锂离子电池发生机械滥用的情况下，第一涂层可以很好的保护正极集流体，避免与负极接触，造成起火失效等问题。
表1.各实施例和对比例的极片剥离力大小及安全测试结果
Figure BDA0003407819660000111
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种正极片，其中，所述正极片包括正极集流体和正极涂层，所述正极涂层包括第一涂层和第二涂层，所述第一涂层涂覆在正极集流体表面，所述第二涂层涂覆在第一涂层表面；所述第一涂层包括无机填料、第一导电剂和第一粘结剂，所述第二涂层包括正极活性物质、第二导电剂和第二粘结剂；
其中，X1/(Y1×SY1+Z1×SZ1)>X2/(Y2×SY2+Z2×SZ2)；
其中，X1为第一粘结剂的含量，Y1为无机填料的含量，Z1为第一导电剂的含量；SY1为无机填料的比表面积；SZ1为第一导电剂的比表面积；X2为第二粘结剂的含量，Y2为正极活性物质的含量，Z2为第二导电剂的含量；SY2为正极活性物质的比表面积；SZ2为第二导电剂的比表面积。
2.根据权利要求1所述的正极片，其中，
X1/(Y1×SY1+Z1×SZ1)>1.5X2/(Y2×SY2+Z2×SZ2)；
优选地，X1/(Y1×SY1+Z1×SZ1)>4X2/(Y2×SY2+Z2×SZ2)。
3.根据权利要求1或2所述的正极片，其中，X1/(Y1×SY1+Z1×SZ1)为0.004～0.15g/m2；和/或，X2/(Y2×SY2+Z2×SZ2)为0.002～0.003g/m2。
4.根据权利要求1-3任一项所述的正极片，其中，所述无机填料的中值粒径D50小于所述正极活性物质的中值粒径D50。
5.根据权利要求1-4任一项所述的正极片，其中，所述第一涂层中第一粘结剂的含量大于所述第二涂层中第二粘结剂的含量；和/或，
所述正极集流体与一部分所述第一粘结剂粘结，一部分所述正极活性物质与另一部分所述第一粘结剂粘结。
6.根据权利要求1-5任一项所述的正极片，其中，所述第一涂层中各组分的质量百分含量为：40-93wt％的无机填料、2-15wt％的第一导电剂、5-58wt％的第一粘结剂。
7.根据权利要求1-6任一项所述的正极片，其中，所述第二涂层中各组分的质量百分含量为：93-99wt％的正极活性物质、0.5-5wt％的第二导电剂、0.5-2wt％的第二粘结剂。
8.根据权利要求1-7任一项所述的正极片，其中，所述第一粘结剂和第二粘结剂相同或不同，彼此独立地选自聚偏氟乙烯、改性聚偏氟乙烯中的至少一种；和/或，
所述第一粘结剂的结晶度<40％；和/或，
所述改性聚偏氟乙烯为丙烯酸酯改性聚偏氟乙烯；和/或，
所述聚偏氟乙烯或改性聚偏氟乙烯的分子量为100-150万。
9.根据权利要求1-8任一项所述的正极片，其中，所述无机填料选自含锂过渡金属氧化物，具体选自钴酸锂(LCO)、镍钴锰三元材料(NCM)、镍钴铝三元材料(NCA)、镍钴锰铝四元材料(NCMA)、磷酸铁锂(LFP)、磷酸锰锂(LMP)、磷酸钒锂(LVP)、锰酸锂(LMO)、富锂锰基中的一种或多种；或，
所述无机填料选自陶瓷材料，具体选自氧化铝、勃姆石、氧化镁、氢氧化镁中一种或多种；或，
所述无机填料选自含锂过渡金属氧化物中的至少一种和陶瓷材料中的至少一种的混合物；和/或，
所述正极活性物质选自钴酸锂(LCO)、镍钴锰三元材料(NCM)、镍钴铝三元材料(NCA)、镍钴锰铝四元材料(NCMA)、磷酸铁锂(LFP)、磷酸锰锂(LMP)、磷酸钒锂(LVP)、锰酸锂(LMO)中的一种或多种。
10.一种锂离子电池，所述锂离子电池包括权利要求1-9任一项所述的正极片。
CN202111521912.XA 2020-12-14 2021-12-13 一种正极片及包括该正极片的锂离子电池 Active CN114068870B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2020114680059 2020-12-14
CN202011468005.9A CN112582580A (zh) 2020-12-14 2020-12-14 一种正极片及包括该正极片的锂离子电池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114068870A true CN114068870A (zh) 2022-02-18
CN114068870B CN114068870B (zh) 2023-04-14

Family

ID=75134854

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011468005.9A Withdrawn CN112582580A (zh) 2020-12-14 2020-12-14 一种正极片及包括该正极片的锂离子电池
CN202111521912.XA Active CN114068870B (zh) 2020-12-14 2021-12-13 一种正极片及包括该正极片的锂离子电池

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011468005.9A Withdrawn CN112582580A (zh) 2020-12-14 2020-12-14 一种正极片及包括该正极片的锂离子电池

Country Status (1)

Country Link
CN (2) CN112582580A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024087450A1 (zh) * 2022-10-24 2024-05-02 珠海冠宇电池股份有限公司 叠片电芯及锂离子电池

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113224262B (zh) * 2021-04-30 2023-01-24 珠海冠宇电池股份有限公司 一种正极片及锂离子电池
CN118202483A (zh) * 2021-11-22 2024-06-14 东莞新能源科技有限公司 电化学装置和包含该电化学装置的电子装置
CN114122638A (zh) * 2021-11-23 2022-03-01 珠海冠宇电池股份有限公司 一种电池
CN114122320B (zh) * 2021-11-25 2023-06-27 珠海冠宇电池股份有限公司 电极片及电化学装置
CN114361381A (zh) * 2021-12-20 2022-04-15 珠海冠宇电池股份有限公司 一种锂离子电池
CN114267816A (zh) * 2021-12-21 2022-04-01 珠海冠宇电池股份有限公司 一种正极片及其电池
CN114464792A (zh) * 2022-02-10 2022-05-10 湖北亿纬动力有限公司 一种电池极片及其制备方法和应用
CN115224267A (zh) * 2022-07-25 2022-10-21 江苏正力新能电池技术有限公司 一种正极片、二次电池和用电装置

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170009097A (ko) * 2015-07-15 2017-01-25 주식회사 엘지화학 도전성이 개선된 양극 및 그를 포함하는 전기화학소자
CN108475772A (zh) * 2016-11-23 2018-08-31 株式会社Lg化学 二次电池用正极和包含该正极的锂二次电池
CN109411716A (zh) * 2018-09-18 2019-03-01 深圳市优特利电源有限公司 锂离子电池正极片及其制备方法和锂离子电池
CN109461882A (zh) * 2018-11-05 2019-03-12 宁德新能源科技有限公司 正极极片、电化学装置及包含其的电子装置
CN109585779A (zh) * 2018-10-30 2019-04-05 福建冠城瑞闽新能源科技有限公司 兼顾能量密度和功率密度的锂离子电池电极片及制备方法
US20190140280A1 (en) * 2017-11-08 2019-05-09 Contemporary Amperex Technology Co., Limited Electrode plate, electrochemical device and safety coating
JP2019139915A (ja) * 2018-02-08 2019-08-22 三洋化成工業株式会社 リチウムイオン電池用正極、及び、リチウムイオン電池
CN111900392A (zh) * 2020-06-22 2020-11-06 珠海冠宇电池股份有限公司 一种正极片及含有该正极片的锂离子电池
CN111900328A (zh) * 2020-06-22 2020-11-06 珠海冠宇电池股份有限公司 一种正极片及含有该正极片的锂离子电池

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4752574B2 (ja) * 2006-03-30 2011-08-17 ソニー株式会社 負極及び二次電池
JP5261961B2 (ja) * 2007-04-06 2013-08-14 トヨタ自動車株式会社 二次電池用正極、二次電池用負極、二次電池、及び車両
JP5150966B2 (ja) * 2007-05-28 2013-02-27 Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 非水電解液二次電池用正極およびそれを用いた非水電解液二次電池
JP5598878B2 (ja) * 2010-09-30 2014-10-01 エルジー・ケム・リミテッド リチウム二次電池用正極及びそれを備えたリチウム二次電池
KR102023732B1 (ko) * 2015-07-29 2019-09-20 주식회사 엘지화학 전극 및 그를 포함하는 전기화학소자
CN109037592A (zh) * 2017-06-09 2018-12-18 宁德时代新能源科技股份有限公司 锂离子电池正极片及其制备方法、锂离子电池
CN111200103B (zh) * 2018-11-16 2021-01-08 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种电池
CN109585780A (zh) * 2018-12-24 2019-04-05 珠海光宇电池有限公司 一种复合正极极片及其制备方法及含有该极片的锂离子电池
CN111900343B (zh) * 2020-06-18 2022-05-13 珠海冠宇电池股份有限公司 一种正极极片及其制备方法和用途

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170009097A (ko) * 2015-07-15 2017-01-25 주식회사 엘지화학 도전성이 개선된 양극 및 그를 포함하는 전기화학소자
CN108475772A (zh) * 2016-11-23 2018-08-31 株式会社Lg化学 二次电池用正极和包含该正极的锂二次电池
US20190140280A1 (en) * 2017-11-08 2019-05-09 Contemporary Amperex Technology Co., Limited Electrode plate, electrochemical device and safety coating
JP2019139915A (ja) * 2018-02-08 2019-08-22 三洋化成工業株式会社 リチウムイオン電池用正極、及び、リチウムイオン電池
CN109411716A (zh) * 2018-09-18 2019-03-01 深圳市优特利电源有限公司 锂离子电池正极片及其制备方法和锂离子电池
CN109585779A (zh) * 2018-10-30 2019-04-05 福建冠城瑞闽新能源科技有限公司 兼顾能量密度和功率密度的锂离子电池电极片及制备方法
CN109461882A (zh) * 2018-11-05 2019-03-12 宁德新能源科技有限公司 正极极片、电化学装置及包含其的电子装置
CN111900392A (zh) * 2020-06-22 2020-11-06 珠海冠宇电池股份有限公司 一种正极片及含有该正极片的锂离子电池
CN111900328A (zh) * 2020-06-22 2020-11-06 珠海冠宇电池股份有限公司 一种正极片及含有该正极片的锂离子电池

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024087450A1 (zh) * 2022-10-24 2024-05-02 珠海冠宇电池股份有限公司 叠片电芯及锂离子电池

Also Published As

Publication number Publication date
CN112582580A (zh) 2021-03-30
CN114068870B (zh) 2023-04-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114068870A (zh) 一种正极片及包括该正极片的锂离子电池
CN112599722A (zh) 一种正极片及包括该正极片的锂离子电池
CN112599721A (zh) 一种正极片及包括该正极片的锂离子电池
CN112582581A (zh) 一种正极片及包括该正极片的锂离子电池
US11233269B2 (en) All-solid-state battery with varied binder concentration
KR100770518B1 (ko) 리튬이온 이차전지
CN114141985A (zh) 一种正极片及包括该正极片的锂离子电池
CN101894937A (zh) 锂离子电池及其正极片
JP2014199714A (ja) 非水電解質二次電池用負極およびその非水電解質二次電池
CN112820869B (zh) 负极活性材料、电化学装置和电子装置
WO2007083405A1 (ja) リチウム二次電池
CN114122320A (zh) 电极片及电化学装置
JP2004171901A (ja) 非水二次電池用負極、非水二次電池、非水二次電池用負極の製造方法および非水二次電池を用いた電子機器
CN114156429A (zh) 一种极片和锂离子电池
CN116783748A (zh) 一种锂离子电池
CN114156434A (zh) 一种极片和锂离子电池
JP2010244936A (ja) 負極および非水電解質二次電池
JP3615472B2 (ja) 非水電解質電池
CN114156487A (zh) 一种极片和锂离子电池
CN114122404A (zh) 极片及电化学装置
CN113224262A (zh) 一种正极片及锂离子电池
WO2023087301A1 (zh) 电化学装置和包含该电化学装置的电子装置
CN112805347A (zh) 绝缘胶带、极片和电化学装置
JP7100798B2 (ja) 非水電解液二次電池
JP5817903B2 (ja) 負極および非水電解質二次電池

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant