CN218939834U - 一种基材单元、正极材料、正极极片及锂电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示一种基材单元、正极材料、正极极片及锂电池，涉及锂电池技术领域。该基材单元，包括基材颗粒和至少一层缓冲层，至少一层缓冲层包覆基材颗粒的表面。该基材单元的基材颗粒被至少一层缓冲层包覆，在高压实密度下缓冲层能够进一步被压缩，通过缓冲层对基材颗粒的保护，不破坏基材颗粒的同时，基材颗粒之间的结合更加紧密，实现压实密度的提升，不仅增强基材颗粒与集流体之间的粘接力，还降低辊压时基材颗粒对集流体的破坏，进而提高正极极片的加工性能、锂电池的循环及安全性能。

Description

一种基材单元、正极材料、正极极片及锂电池

技术领域

本实用新型涉及锂电池技术领域，具体地，涉及一种基材单元、正极材料、正极极片及锂电池。

背景技术

随着网络时代的不断发展，人们对于智能手机、平板、笔记本电脑等3C消费类产品的要求越来越高，对产品外观更加轻薄、充电速度及能量密度提升的需求日益趋显。在满足能量密度的同时，对正极材料就要求有更高的安全性及压实密度。通过控制正极材料的压实密度，可减小电池极片的膜片电阻，提高电池极片膜片电阻的一致性，进而提高电池极片电流密度的一致性，减小极化损失，增大电池的放电容量、放电倍率。然而，伴随着压实密度的增加，传统的材料在提升压实密度后会对其本身造成过压，致使颗粒破碎，锂离子循环过程无法脱嵌，甚至压伤集流体，进而影响循环及安全性能。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种基材单元、正极材料、正极极片及锂电池。

本实用新型公开的一种基材单元，包括基材颗粒和至少一层缓冲层，至少一层缓冲层包覆基材颗粒的表面。

根据本实用新型的一实施方式，缓冲层具有可压缩性。

根据本实用新型的一实施方式，缓冲层的结构为三维网状多孔结构。

根据本实用新型的一实施方式，缓冲层为多孔聚合物材料。

根据本实用新型的一实施方式，缓冲层为聚(三(2-(丙烯酰氧基)乙基)磷酸盐)、聚(3,4-乙烯-二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸脂、聚丙烯腈/聚丙烯酸共聚物、聚吡咯，聚咔唑、聚苯胺、高弹性三维石墨烯气凝胶中的一种。

根据本实用新型的一实施方式，缓冲层的厚度为2～5μm。

根据本实用新型的一实施方式，基材颗粒为钴酸锂颗粒。

本实用新型公开的一种正极材料，包括若干如上述的基材单元。

本实用新型公开的一种正极极片，包括集流体和如上述的正极材料，正极材料涂覆于集流体的一面或两面上。

本实用新型公开的一种锂电池，包括如上述的正极极片。

与现有技术相比，本实用新型的基材单元、正极材料、正极极片及锂电池具有以下优点：

本实用新型的基材单元、正极材料、正极极片及锂电池，该基材单元的基材颗粒被至少一层缓冲层包覆，在高压实密度下缓冲层能够进一步被压缩，通过缓冲层对基材颗粒的保护，不破坏基材颗粒的同时，基材颗粒之间的结合更加紧密，实现压实密度的提升，不仅增强基材颗粒与集流体之间的粘接力，还降低辊压时基材颗粒对集流体的破坏，进而提高正极极片的加工性能、锂电池的循环及安全性能。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为实施例一中基材单元的结构示意图；

图2为实施例一中缓冲层的结构示意图；

图3为实施例三中正极极片的结构示意图；

图4为对比例一中基材单元的结构示意图；

图5为对比例三中正极极片的结构示意图。

附图标记说明：

1、正极材料；11、基材单元；111、基材颗粒；112、缓冲层；2、集流体。

具体实施方式

以下将以图式揭露本实用新型的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本实用新型。也就是说，在本实用新型的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。

另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

实施例一

本实施例公开一种基材单元11，参见图1，基材单元11包括基材颗粒111和至少一层缓冲层112，至少一层缓冲层112包覆基材颗粒111的表面，通过缓冲层112对基材颗粒111进行保护。

本实施例中，缓冲层112的数量为一层，且本实施例中的基材颗粒111为钴酸锂颗粒。

进一步地，缓冲层112具有可压缩性，使得缓冲层112在高压实密度下能够被进一步地压缩。具体地，缓冲层112的结构为三维网状多孔结构，如图2所示。

进一步地，缓冲层112为多孔聚合物材料，其厚度为2～5μm。具体地，缓冲层112为聚(三(2-(丙烯酰氧基)乙基)磷酸盐)、聚(3,4-乙烯-二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸脂、聚丙烯腈/聚丙烯酸共聚物、聚吡咯，聚咔唑、聚苯胺、高弹性三维石墨烯气凝胶中的一种。本实施例中，缓冲层112采用聚丙烯腈/聚丙烯酸共聚物。

综上所述，该基材单元的基材颗粒被至少一层缓冲层包覆，在高压实密度下缓冲层能够进一步被压缩，通过缓冲层对基材颗粒的保护，不破坏基材颗粒的同时，基材颗粒之间的结合更加紧密，实现压实密度的提升，不仅增强基材颗粒与集流体之间的粘接力，还降低辊压时基材颗粒对集流体的破坏，进而提高正极极片的加工性能、锂电池的循环及安全性能。

实施例二

本实施例公开一种正极材料1，包括若干实施例一所述的基材单元11。

该正极材料的制备方法，为在现有制备钴酸锂的高温固相法的基础上改进，其包括以下步骤：

S1.将钴的碳酸盐、碱式碳酸盐或钴的氧化物与碳酸锂混合，得到混合物；

S2.聚丙烯腈/聚丙烯酸共聚物通过静电纺丝法在混合物表面进行一层聚合物纳米材料包覆，得到中间产物；

S3.在氮气的气氛下进行高温煅烧，得到正极材料，单个钴酸锂颗粒的表面上形成了多孔聚合物的缓冲层。

实施例三

本实施例公开一种正极极片，包括集流体2和实施例二所述的正极材料1。正极材料1与导电剂及粘结剂混合后，涂覆于集流体2的一面或两面上，得到正极极片；随后将正极极片进行辊压，辊压后的正极极片如图3所示。

实施例四

本实施例公开一种锂电池，包括实施例三所述的正极极片。该锂电池的制备方法包括以下步骤：

P1.将制得的正极极片、隔膜、负极极片及隔膜按顺序叠好，卷绕后得到裸电芯；

P2.将裸电芯放置在铝塑膜外包装中，进行干燥，得到半成品；

P3.将电解液注入到半成品中，进行封装、静置、化成、整形和分容，制得锂电池。

对比例一

本实施例提供一种基材单元11，参见图4，基材单元11包括基材颗粒0111。其中，本实施例中的基材颗粒0111为钴酸锂颗粒。

对比例二

本对比例提供一种正极材料1，包括若干对比例一所述的基材单元11。

该正极材料01的制备方法采用高温固相法，其包括以下步骤：

S1.将钴的碳酸盐、碱式碳酸盐或钴的氧化物与碳酸锂混合，得到混合物；

S2.在氮气的气氛下进行高温煅烧，得到正极材料1。

对比例三

本对比例提供一种正极极片，其包括集流体2和对比例二所述的正极材料1。正极材料1与导电剂及粘结剂混合后，涂覆于集流体2的一面或两面上，得到正极极片；随后将正极极片进行辊压，辊压后的正极极片如图5所示。

对比例四

本实施例提供一种锂电池，包括对比例三所述的正极极片。该锂电池的制备方法包括以下步骤：

P1.将制得的正极极片、隔膜、负极极片及隔膜按顺序叠好，卷绕后得到裸电芯；

P2.将裸电芯放置在铝塑膜外包装中，进行干燥，得到半成品；

P3.将电解液注入到半成品中，进行封装、静置、化成、整形和分容，制得锂电池。

下面通过实施例与对比例的对比，进行详细说明：

实施例一与对比例一的对比可知，实施例一的基材颗粒的表面包覆有一层缓冲层，而对比例一的基材颗粒的表面并无包覆。如此，实施例一通过缓冲层的包覆，对基材颗粒起到保护作用，保护基材颗粒不被破坏。

实施例三与对比例三的对比可知，经过辊压后，实施例三的正极极片上的基材单元保持完整，且基材单元之间紧密结合，附着于集流体的表面上，而对比例三的正极极片上的基材单元之间较为松散，并且个别出现破碎、变形的现象，同时这些破碎、变形的基材单元破坏着集流体。如此，实施例三中，具有缓冲层的基材单元紧密地附着在集流体的表面上，且不会破坏集流体，提高正极极片的加工性能。

实施例四与对比例四的对比可知，实施例四使用的是集流体完好的正极极片，而对比例四使用的是集流体破坏的正极极片，由此对比例四的正极极片会影响到锂电池的循环性能、安全性能等。如此，实施例四的性能是要优于对比例四的性能。

以上所述仅为本实用新型的实施方式而已，并不用于限制本实用新型。对于本领域技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims (9)

1.一种基材单元，其特征在于，包括基材颗粒和至少一层缓冲层，所述至少一层缓冲层包覆所述基材颗粒的表面；所述基材颗粒为钴酸锂颗粒。

2.根据权利要求1所述的基材单元，其特征在于，所述缓冲层具有可压缩性。

3.根据权利要求2所述的基材单元，其特征在于，所述缓冲层的结构为三维网状多孔结构。

4.根据权利要求1所述的基材单元，其特征在于，所述缓冲层为多孔聚合物材料。

5.根据权利要求4所述的基材单元，其特征在于，所述缓冲层为聚(三(2-(丙烯酰氧基)乙基)磷酸盐)、聚(3,4-乙烯-二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸脂、聚丙烯腈/聚丙烯酸共聚物、聚吡咯，聚咔唑、聚苯胺、高弹性三维石墨烯气凝胶中的一种。

6.根据权利要求1所述的基材单元，其特征在于，所述缓冲层的厚度为2～5μm。

7.一种正极材料，其特征在于，包括若干如权利要求1至6任一所述的基材单元。

8.一种正极极片，其特征在于，包括集流体和如权利要求7所述的正极材料，所述正极材料涂覆于所述集流体的一面或两面上。

9.一种锂电池，其特征在于，包括如权利要求8所述的正极极片。

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