CN113224262B - 一种正极片及锂离子电池 - Google Patents

一种正极片及锂离子电池 Download PDF

Info

Publication number
CN113224262B
CN113224262B CN202110480981.4A CN202110480981A CN113224262B CN 113224262 B CN113224262 B CN 113224262B CN 202110480981 A CN202110480981 A CN 202110480981A CN 113224262 B CN113224262 B CN 113224262B
Authority
CN
China
Prior art keywords
intermediate layer
layer
positive electrode
binder
conductive agent
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.)
Active
Application number
CN202110480981.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113224262A (zh
Inventor
张健
彭冲
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
Priority to CN202110480981.4A priority Critical patent/CN113224262B/zh
Publication of CN113224262A publication Critical patent/CN113224262A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113224262B publication Critical patent/CN113224262B/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
    • 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
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4235—Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
    • 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
    • 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)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明提供一种正极片及锂离子电池。该正极片包括正极集流体、第一中间层和/或第二中间层，正极集流体包括层叠设置的第一金属层、基体层以及第二金属层，其中，第一中间层设置在第一金属层远离基体层的功能表面上，第二中间层设置在第二金属层远离基体层的功能表面上；第一中间层和/或第二中间层包括粘结剂和导电剂，第一中间层和/或第二中间层中粘结剂的质量含量m和与之连接的金属层的致密度q满足m＝k1‑q，k1≥0.8，导电剂的质量含量n和与之连接的金属层的方阻R满足n＝k2*R，k2≥0.5，该正极片正极集流体与中间层之间具有良好粘接力与导电性，能保证电池具有良好的安全性能和放电能力。

Description

一种正极片及锂离子电池
技术领域
本发明属于电池领域，涉及一种正极片及锂离子电池。
背景技术
自1991年第一款商用的锂离子电池面世以来，锂离子电池已广泛应用于消费电子、电动汽车以及储能等领域。理想的锂离子电池应具有高安全性能、高能量密度，以满足设备的长续航能力和消费者对用电设备的安全需求，因此开发兼具高能量密度及安全性能的锂离子电池具有重要的意义。
采用在聚合物表面镀上金属形成的镀金属膜材料取代铝箔作为正极集流体可以改善电池的安全性能和能量密度，然而镀金属膜材料存在方阻大，致密度低等缺陷，一方面导致正极活性物质层与镀金属膜粘结性较差，正极活性物质层容易从正极集流体表面脱落，增加正极集流体与负极片接触的几率，进而引发电池短路，另一方面导致电池的内阻大，放电能力差。
发明内容
本发明提供一种正极片，该正极片通过在具有金属层-基体层-金属层复合结构的正极集流体表面设置包括适宜含量粘结剂和导电剂的中间层，能够保证中间层与正极集流体之间具有良好的粘接力和导电性，一方面能使正极片在发生机械滥用(如针刺、重物撞击)的情况下，降低正极集流体与负极片的接触短路几率，进而提升电池的安全性能，另一方面能够降低电池的内阻，使电池具有较优异的放电能力。
本发明提供一种锂离子电池，由于该锂离子电池包括上述的正极片，因此具有安全性能好、放电能力优异的优点。
本发明第一方面提供一种正极片，包括正极集流体、第一中间层和/或第二中间层，所述正极集流体包括层叠设置的第一金属层、基体层以及第二金属层，其中，所述第一中间层设置在所述第一金属层远离所述基体层的功能表面上，所述第二中间层设置在所述第二金属层远离所述基体层的功能表面上；
所述第一中间层包括第一粘结剂与第一导电剂，所述第一粘结剂的质量含量m1与所述第一金属层的致密度q1具有式1的关系，所述第一导电剂的质量含量n1与所述第一金属层的方阻R1具有式2的关系；
式1：m1＝k1-q1，k1≥0.8；
式2：n1＝k2*R1，k2≥0.5；
所述第二中间层包括第二粘结剂和第二导电剂，所述第二粘结剂的质量含量m2与所述第二金属层的致密度q2具有式3的关系，所述第二导电剂的质量含量n2与所述第二金属层的方阻R2具有式4的关系；
式3：m2＝k1-q2，k1≥0.8；
式4：n2＝k2*R2，k2≥0.5；
其中，R1以及R2的单位均为Ω/□。
如上所述的正极片，其中，所述k1为0.8-1.2；和/或，所述k2为0.5-2.5。
如上所述的正极片，其中，所述m1和所述m2分别为0.05-0.6；和/或，所述n1和n2分别为0.01-0.2。
如上所述的正极片，其中，所述第一中间层和/或所述第二中间层的厚度分别为1.5-5μm。
如上所述的正极片，其中，所述第一中间层按照质量百分含量包括：39-94wt％的第一无机填料、5-60wt％的第一粘结剂以及1-20wt％的第一导电剂；
和/或，所述第二中间层按照质量百分含量包括：39-94wt％的第二无机填料、5-60wt％的第二粘结剂以及1-20wt％的第二导电剂。
如上所述的正极片，其中，所述第一中间层按照质量百分含量包括：20-40wt％的第一分散剂、30-60wt％的第一粘结剂以及10-20wt％的第一导电剂；
和/或，所述第二中间层按照质量百分含量包括：20-40wt％的第二分散剂、30-60wt％的第二粘结剂以及10-20wt％的第二导电剂。
如上所述的正极片，其中，所述正极片还包括设置于所述第一中间层远离正极集流体功能表面的第一正极活性物质层；和/或，所述正极片还包括设置于所述第二中间层远离正极集流体功能表面的第二正极活性物质层；
所述第一正极活性物质层按照质量百分含量包括：93-99wt％的第一正极活性物质、0.5-2wt％的第三粘结剂以及0.5-5wt％的第三导电剂；和/或，所述第二正极活性层按照质量百分含量包括：93-99wt％的第二正极活性物质、0.5-2wt％的第四粘结剂以及0.5-5wt％的第四导电剂。
如上所述的正极片，其中，所述第一粘结剂和/或所述第二粘结剂分别选自聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯和丁苯橡胶中的至少一种。
如上所述的正极片，其中，所述第一导电剂和/或所述第二导电剂分别选自导电炭黑、碳纳米管、导电石墨、石墨烯中的至少一种。
本发明第二方面提供一种锂离子电池，该锂离子电池包括本发明第一方面提供的正极片。
本发明至少具有以下有益效果：
1、本发明提供的正极片，中间层与正极集流体之间具有良好的粘接力和导电性，一方面能使正极片在发生机械滥用(如针刺、重物撞击)的情况下，降低正极集流体与负极片的接触短路几率，进而提升电池的安全性能，另一方面能够降低电池的内阻，使电池具有较优异的放电能力。
2、本发明提供的锂离子电池，具有安全性能好、放电能力优异的特点。
附图说明
图1为本发明一实施例的正极片结构示意图；
图2为本发明另一实施例的正极片结构示意图；
图3为本发明又一实施例的正极片结构示意图。
附图标记说明：
101：第一正极物质活性层；
102：第一中间层；
103：第一金属层；
104：基体层；
105：第二金属层；
106：第二中间层；
107：第二正极物质活性层；
108：第一过渡层；
109：第二过渡层。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下将结合附图对本发明的实施方式进行详细说明。
本发明第一方面提供一种正极片，包括正极集流体、第一中间层和/或第二中间层，正极集流体包括层叠设置的第一金属层、基体层以及第二金属层，其中，第一中间层设置在第一金属层远离基体层的功能表面上，第二中间层设置在第二金属层远离基体层的功能表面上。
图1为本发明一实施例的正极片结构示意图，如图1所示，该正极片包括正极集流体、第一中间层102和第二中间层106，正极集流体包括层叠设置的第一金属层103、基体层104以及第二金属层105，其中，第一中间层102设置在第一金属层103远离基体层104的功能表面上，第二中间层106设置在第二金属层105远离基体层104的功能表面上。
图2为本发明另一实施例的正极片结构示意图，如图2所示，该正极片包括正极集流体与第一中间层102，正极集流体包括层叠设置的第一金属层103、基体层104以及第二金属层105，其中，第一中间层102设置在第一金属层103远离基体层104的功能表面上。
第一中间层102包括第一粘结剂与第一导电剂，第一粘结剂的质量含量m1与第一金属层103的致密度q1具有式1的关系，第一导电剂的质量含量n1与第一金属层103的方阻R1具有式2的关系；
式1：m1＝k1-q1，k1≥0.8；
式2：n1＝k2*R1，k2≥0.5；
第二中间层106包括第二粘结剂和第二导电剂，第二粘结剂的质量含量m2与第二金属层105的致密度q2具有式3的关系，第二导电剂的质量含量n2与第二金属层105的方阻R2具有式4的关系；
式3：m2＝k1-q2，k1≥0.8；
式4：n2＝k2*R2，k2≥0.5；
其中，R1以及R2的单位均为Ω/□。
第一粘结剂的质量含量m1指的是第一粘结剂在第一中间层102中所占的质量含量、第一导电剂的质量含量n1指的是第一导电剂在第一中间层102中所占的质量含量、第二粘结剂的质量含量m2指的是第二粘结剂在第二中间层106中所占的质量含量、第二导电剂的质量含量n2指的是第二导电剂在第二中间层106中所占的质量含量。
根据式1和式3可知，当金属层的致密度越小时，设置在其功能表面上的中间层中粘结剂的含量越多，因此本发明的中间层中粘结剂的含量能够保证金属层与中间层之间具有良好的粘接力，在正极片经过辊压之后，中间层与金属层的粘接力≥8N/m，可以实现在发生机械滥用(如针刺、重物冲击)的情况下，正极集流体表面被中间层很好保护，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接触短路几率，提升电池的安全性能。
根据式2和式4可知，当金属层的方阻越大时，设置在其功能表面上的中间层中导电剂含量越多，因此本发明的中间层中导电剂的含量能够保证正极集流体与中间层之间的导电性良好，进而降低电池的内阻，提高电池的放电能力。
本发明所提及的金属层均是指第一金属层和/或第二金属层，中间层均是指第一中间层和/或第二中间层。
本发明正极集流体中的第一金属层103和/或第二金属层105的材质选自金属或者合金，包括但不局限于铝、铜、镍、银、金、铁等，第一金属层103与第二金属层105的组成可以相同也可以不同。
本发明正极集流体中的基体层104的材质选自聚合物，包括但不局限于聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚酰亚胺(PI)、聚醚酮(PEK)、聚苯硫醚(PPS)等。
图3为本发明又一实施例的正极片结构示意图，如图3所示，第一金属层103与基体层104之间还可以设置有第一过渡层108，第二金属层105与基体层104之间还可以设置有第二过渡层109。第一过渡层108和/或第二过渡层109的材质包括但不局限于氧化铝、氧化镁、氧化钛、胶粘剂等。金属层与基体层之间的粘接力一般较差，导致金属层容易从基体层上脱落，设置过渡层能够起到过渡的作用，使正极集流体的整体粘结性比较好。
为使电池同时具有较好的安全性能和能量密度，可控制正极集流体中第一金属层103以及第二金属层105的厚度分别为0.5-3μm，基体层的厚度为4-12μm，第一过渡层108以及第二过渡层109的厚度不大于2μm。
进一步地，当正极集流体金属层的致密度为0.5-0.98，方阻为0.02-0.08Ω/□时，能够保证金属层不易从基体层上脱落，有利于使电池具备较好的安全性能。
本发明中的正极集流体通常使用蒸镀法和复合法两种方法进行制备。具体的，蒸镀法是将金属颗粒沉积在基体层表面，通过调节蒸镀的温度和时间控制金属层致密度，通过蒸镀的次数控制金属层的厚度和方阻，蒸镀法制备得到的金属层，其金属颗粒的粒径一般≤80μm；复合法是将金属箔粘接在基体层表面，然后使用腐蚀液腐蚀金属箔，通过控制溶液温度、浓度和浸泡时间可以控制金属箔的厚度，使用复合法制备的集流体致密度可达0.95以上，可通过控制金属层的厚度实现金属层方阻的控制。
发明人在研究中发现，当金属层的致密度和方阻在上述范围内时，k1为0.8-1.2和/或k2为0.5-2.5时，能够保证中间层中的粘结剂和导电剂在合适的范围内，有利于提升电池的安全性能和放电能力。
进一步地，当m1和m2分别为0.05-0.6；和/或，n1和n2分别为0.01-0.2时，能够使电池具有更好的安全性能和放电能力。
进一步地，可以通过控制第一中间层102和/或第二中间层106的厚度分别为1.5-5μm，从而使电池同时具有较好的安全性能和能量密度。
本发明不限定第一中间层102和/或第二中间层106的具体组成，在一种具体的实施方式中，为了避免第一中间层102和/或第二中间层106的孔隙率过大，可在第一中间层102和/或第二中间层106中加入无机填料起到骨架支撑的作用。具体的，第一中间层102按照质量百分含量包括：39-94wt％的第一无机填料、5-60wt％的第一粘结剂以及1-20wt％的第一导电剂；和/或，第二中间层106按照质量百分含量包括：39-94wt％的第二无机填料、5-60wt％的第二粘结剂以及1-20wt％的第二导电剂。
进一步地，当第一中间层102按照质量百分含量包括：60-91wt％的第一无机填料、8-30wt％的第一粘结剂以及3-10wt％的第一导电剂；和/或，第二中间层106按照质量百分含量包括：60-91wt％的第二无机填料、8-30wt％的第二粘结剂以及3-10wt％的第二导电剂时，增加无机填料的含量能够使中间层更加致密，在正极片发生机械滥用(如针刺、重物冲击)的情况下，进一步对正极集流体起到保护作用，降低正极集流体与负极片的接触短路几率，从而进一步提升电池的安全性能。
如上所述的第一无机填料与第二无机填料可以相同也可以不同，可分别独立地选自含锂过渡金属氧化物和陶瓷材料中的至少一种，其中，含锂过渡金属氧化物可选自钴酸锂(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)、富锂锰基中的至少一种，陶瓷材料可选自氧化铝、勃姆石、氧化镁、氢氧化镁中的至少一种。当第一无机填料和/或第二无机填料选自锂过渡金属氧化物时，锂过渡金属氧化物作为正极活性物质能够进一步提升电池的能量密度；当第一无机填料和/或第二无机填料选自陶瓷材料时，陶瓷材料具有较好的绝缘性，能够进一步提升电池的安全性能。
在一种具体的实施方式中，当使用的粘结剂和导电剂的粒径较小时，为避免颗粒之间发生团聚，此时，在第一中间层102和/或第二中间层106中加入分散剂有利于导电剂与粘结剂分散。具体的，第一中间层102按照质量百分含量包括：20-40wt％的第一分散剂、30-60wt％的第一粘结剂以及10-20wt％的第一导电剂；和/或，第二中间层106按照质量百分含量包括：20-40wt％的第二分散剂、30-60wt％的第二粘结剂以及10-20wt％的第二导电剂。
如上所述的第一分散剂与第二分散剂可以相同也可以不同，可分别独立地选自羧甲基纤维素钠(CMC-Na)、羧甲基纤维素锂(CMC-Li)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的至少一种。
为保证中间层与金属层之间有较好的粘接力，本发明中的第一粘结剂和/或第二粘结剂可分别独立地选自聚偏氟乙烯(PVDF)、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯和丁苯橡胶(SBR)中的至少一种。
为保证中间层具有较好的导电能力，本发明中的第一导电剂和/或第二导电剂分别选自导电炭黑(SP)、碳纳米管、导电石墨、石墨烯中的至少一种。
进一步地，如图1-图3所示，本发明的正极片还包括设置于第一中间层102远离正极集流体功能表面的第一正极活性物质层101和/或设置于第二中间层106远离正极集流体功能表面的第二正极活性物质层107。
其中，第一正极活性物质层101按照质量百分含量包括：93-99wt％的第一正极活性物质、0.5-2wt％的第三粘结剂以及0.5-5wt％的第三导电剂；和/或，第二正极活性物质层107按照质量百分含量包括：93-99wt％的第二正极活性物质、0.5-2wt％的第四粘结剂以及0.5-5wt％的第四导电剂。
进一步地，当第一正极活性物质层101按照质量百分含量包括：95-98wt％的第一正极活性物质、1-2wt％的第三粘结剂以及1-3wt％的第三导电剂；和/或，第二正极活性物质层107按照质量百分含量包括：95-98wt％的第二正极活性物质、1-2wt％的第四粘结剂以及1-3wt％的第四导电剂时，能够进一步提升正极活性物质层与中间层之间的粘接力，避免正极活性物质层从中间层表面脱落，导致电池出现安全隐患。
如上所述的第一正极活性物质可以相同也可以不同，可分别独立地选自钴酸锂、镍钴锰三元材料、镍钴铝三元材料、镍钴锰铝四元材料、磷酸铁锂、磷酸锰锂、磷酸钒锂、锰酸锂、富锂锰基中的至少一种。
如上所述的第三粘结剂与第四粘结剂的组成可参考第一粘结剂和第二粘结剂的组成，第三粘结剂与第四粘结剂的组成可以相同也可以不同；同样的，如上所述的第三导电剂与第四导电剂的组成可参考第一导电剂和第二导电剂的组成，第三导电剂与第四导电剂的组成可以相同也可以不同。
通常情况下，为保证电池具有较高的能量密度，需使第一正极活性物质层101和/或第二正极活性物质层107中的具有质量百分含量尽可能高的正极活性物质，因此第一正极活性物质层101和/或第二正极活性物质层107中的粘结剂含量一般相比于第一中间层102和/或第二中间层106中的粘结剂含量较低，当正极片在发生机械滥用(如针刺、重物撞击)的情况下，中间层相比于第一正极活性物质层101和/或第二正极活性物质层107不容易从正极集流体上脱落，正极集流体上覆盖有中间层能够避免正极集流体与负极片接触造成电池短路，从而使电池具有较好的安全性能。
本发明的正极片在进行粘接力测试后，正极集流体上残留的第一中间层102和/或第二中间层106的质量占未进行粘接力测试之前正极集流体上的第一中间层102和/或第二中间层106质量的10％以上。
本发明的正极片在进行粘接力测试后，正极集流体上残留的第一中间层102和/或第二中间层106的面积占未进行粘接力测试之前正极集流体上的第一中间层102和/或第二中间层106面积的70％以上。
其中，对正极片进行粘接力测试是指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时的拉力值即为粘接力测试。
本发明所提供的正极片，通过对式1和式3中k1的数值、第一中间层102和/或第二中间层106中粘结剂的质量含量、正极集流体中第一金属层103和第二金属层105的致密度的控制，可使第一中间层102和/或第二中间层106与正极集流体之间的粘接力达到30N/m以上；进一步地，第一中间层102和/或第二中间层106之间的粘接力优选为35-300N/m；更进一步地，第一中间层102和/或第二中间层106之间的粘接力更优选为35-200N/m。
示例性的，第一中间层102和/或第二中间层106与正极集流体之间的粘接力为35N/m、40N/m、45N/m、50N/m、55N/m、60N/m、65N/m、70N/m、75N/m、80N/m、85N/m、90N/m、100N/m、110N/m、120N/m、130N/m、140N/m、150N/m、160N/m、170N/m、180N/m、190N/m、200N/m。
本发明第二方面提供一种锂离子电池，该锂离子电池包括本发明第一方面提供的正极片。除正极片外，该锂离子电池还包括负极片，其中，负极片中的负极活性物质可选自人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、钛酸锂、硅碳负极、硅氧负极中的至少一种。
以下将通过具体的实施例对本发明提供的正极片和锂离子电池进一步进行详细地说明。
实施例1-6
实施例1、实施例3、实施例5、实施例6的正极片具有如图1所示的结构，实施例2与实施例4的正极片具有如图3所示的结构。
实施例1、实施例3、实施例5、实施例6的正极片中正极集流体包括第一金属层103、基体层104、第二金属层105；实施例2与实施例4的正极片中正极集流体包括第一金属层103、第一过渡层108、基体层104、第二过渡层109、第二金属层105。
实施例1-6的正极片和锂离子电池的制备方法包括：
1)制备中间层浆料，将中间层浆料分别涂覆于第一金属层103和第二金属层105的表面上，烘干后，分别得到第一中间层102和第二中间层106；
2)制备正极活性物质浆料，将正极活性物质浆料分别涂覆于第一中间层102和第二中间层106的表面上，烘干后，分别得到第一正极活性物质层101与第二正极活性物质层107，其中，第一正极活性物质层101与第二正极活性物质层107按照质量百分含量包括：97％的钴酸锂、0.5％的炭黑、0.5％的碳纳米管以及2％的PVDF，至此完成正极片的制备；
3)制备负极浆料，将负极浆料涂覆于铜箔上，烘干得到第一负极活性物质层和第二负极活性物质层，其中，第一负极活性物质层和第二负极活性物质层按照质量百分含量包括：96％的人造石墨、2％的炭黑、1％的CMC-Na以及1％的SBR，至此完成负极片的制备。
4)将正极片、隔膜以及负极片经辊压、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。
实施例1-6的正极集流体中第一金属层103的方阻R1与第二金属层105的方阻R2一致，第一金属层103的致密度q1与第二金属层105的致密度q2一致，第一中间层102与第二中间层106的组成一致。
对比例1
对比例1的正极片具有如图3所示的结构，对比例1的正极片以及锂离子电池的制备方法与实施例2基本一致，其中，正极集流体组成、R1和R2以及q1和q2与实施例2一致，第一中间层102与第二中间层106的组成与实施例1一致，不同之处在于k1为0.55、k2为0.125。
实施例1-6以及对比例1的正极集流体、第一中间层和第二中间层的组成，第一中间层和第二中间层的厚度相同(用d表示)以及R1和R2、q1和q2、k1和k2的具体数值均已在表1中列出。
试验例
对实施例1-6以及对比例1的正极片进行粘接力测试，测试方法为：将极片裁切成长度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，其中，剥离位移指的是以中间层从正极集流体上开始剥离的位置为起点，中间层与正极集流体分离区的长度，纵坐标为拉力值，取曲线走平且剥离位移大于5mm时的拉力值即为粘接力，在剥离的过程中，拉力值存在不稳定情况，所以取剥离位移大于5mm时的拉力值且曲线平稳时的拉力值确定为粘接力较为准确。
对实施例1-6以及对比例1的锂离子电池进行放电能力的测试，测试方法为：将锂离子电池采用恒流-恒压充电法充至上限电池，截止电流0.05C，然后以0.2C放电至3V，放电容量记为初始容量C0。电池再以恒流-恒压充电法充至上限电池，截止电流0.05C。然后以1C放电至3V，放电容量记为1C放电容量C1，C1/C0即为1C/0.2C的放电容量比，该值越大证明电池的放电能力越强。
粘接力测试后正极集流体上残留的第一中间层的质量占未进行粘接力测试前正极集流体上第一中间层的质量的百分比与粘接力测试后正极集流体上残留的第二中间层的质量占未进行粘接力测试前正极集流体上第二中间层的质量的百分比相同，在表1中均用a表示；
粘接力测试后正极集流体上残留的第一中间层的面积占未进行粘接力测试前正极集流体上第一中间层的面积的百分比与粘接力测试后正极集流体上残留的第二中间层的面积占未进行粘接力测试前正极集流体上第二中间层的面积的百分比相同，在表1中用b表示；
a、b以及粘接力和放电能力的测试结果均已在表1中列出。
表1
Figure BDA0003048538920000121
Figure BDA0003048538920000131
以实施例1为例，其正极集流体组成Al-PET-Al表示第一金属层103为Al，基体层104为PET，第二金属层105为Al。
以实施例2为例，其正极集流体组成Al-Al2O3-PET-Al2O3-Al表示，第一金属层103和第二金属层105均为Al，基体层104为PET，第一过渡层108和第二过渡层109均为Al2O3。
从表1中可以看出，本发明的实施例1-4的正极片能够同时具备较高的粘接力和放电容量，而实施例5的正极片k1值大于1.2，第一中间层和第二中间层中的粘结剂含量较高，虽然粘接力能够达到21.3N/m，大于实施例1-4的粘接力，但其放电能力相应较弱，实施例6的正极片k2大于2.5，其具有较高的放电能力，但粘接力也相对较低，对比例1的k1值小于0.8，k2值小于0.5，其放电能力和粘接力均处于较低的水平。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种正极片，其特征在于，包括正极集流体、第一中间层和/或第二中间层，所述正极集流体包括层叠设置的第一金属层、基体层以及第二金属层，其中，所述第一中间层设置在所述第一金属层远离所述基体层的功能表面上，所述第二中间层设置在所述第二金属层远离所述基体层的功能表面上；
所述第一中间层包括第一粘结剂与第一导电剂，所述第一粘结剂的质量含量m1与所述第一金属层的致密度q1具有式1的关系，所述第一导电剂 的质量含量n1与所述第一金属层的方阻R1具有式2的关系；
式1：m1=k1-q1，k1为0.8-1.2，q1为0.5-0.98；
式2：n1=k2*R1，k2为0.5-2.5，R1为0.02-0.08；
所述第二中间层包括第二粘结剂和第二导电剂，所述第二粘结剂的质量含量m2与所述第二金属层的致密度q2具有式3的关系，所述第二导电剂的质量含量n2与所述第二金属层的方阻R2具有式4的关系；
式3：m2=k1-q2，k1为0.8-1.2，q2为0.5-0.98；
式4：n2=k2*R2，k2为0.5-2.5，R2为0.02-0.08；
其中，R1以及R2的单位均为Ω/□。
2.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，所述m1和所述m2分别为0.05-0.6；和/或，所述n1和n2分别为0.01-0.2。
3.根据权利要求1或2所述的正极片，其特征在于，所述第一中间层和/或所述第二中间层的厚度分别为1.5-5μm。
4.根据权利要求3所述的正极片，其特征在于，所述第一中间层按照质量百分含量包括：39-94wt%的第一无机填料、5-60wt%的第一粘结剂以及1-20wt%的第一导电剂；
和/或，所述第二中间层按照质量百分含量包括：39-94wt%的第二无机填料、5-60wt%的第二粘结剂以及1-20wt%的第二导电剂。
5.根据权利要求3所述的正极片，其特征在于，所述第一中间层按照质量百分含量包括：20-40wt%的第一分散剂、30-60wt%的第一粘结剂以及10-20wt%的第一导电剂；
和/或，所述第二中间层按照质量百分含量包括：20-40wt%的第二分散剂、30-60wt%的第二粘结剂以及10-20wt%的第二导电剂。
6.根据权利要求4或5所述的正极片，其特征在于，所述正极片还包括设置于所述第一中间层远离正极集流体功能表面的第一正极活性物质层；和/或，所述正极片还包括设置于所述第二中间层远离正极集流体功能表面的第二正极活性物质层；
所述第一正极活性物质层按照质量百分含量包括：93-99wt%的第一正极活性物质、0.5-2wt%的第三粘结剂以及0.5-5wt%的第三导电剂；和/或，所述第二正极活性层按照质量百分含量包括：93-99wt%的第二正极活性物质、0.5-2wt%的第四粘结剂以及0.5-5wt%的第四导电剂。
7.根据权利要求1、2、4或5任一项所述的正极片，其特征在于，所述第一粘结剂和/或所述第二粘结剂分别选自聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯和丁苯橡胶中的至少一种。
8.根据权利要求1、2、4或5任一项所述的正极片，其特征在于，所述第一导电剂和/或所述第二导电剂分别选自导电炭黑、碳纳米管、导电石墨、石墨烯中的至少一种。
9.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的正极片。
CN202110480981.4A 2021-04-30 2021-04-30 一种正极片及锂离子电池 Active CN113224262B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110480981.4A CN113224262B (zh) 2021-04-30 2021-04-30 一种正极片及锂离子电池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110480981.4A CN113224262B (zh) 2021-04-30 2021-04-30 一种正极片及锂离子电池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113224262A CN113224262A (zh) 2021-08-06
CN113224262B true CN113224262B (zh) 2023-01-24

Family

ID=77090364

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110480981.4A Active CN113224262B (zh) 2021-04-30 2021-04-30 一种正极片及锂离子电池

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113224262B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113922000B (zh) * 2021-09-29 2023-08-22 珠海冠宇电池股份有限公司 卷绕式电芯及电化学装置
CN115020815B (zh) * 2022-08-09 2022-12-06 深圳新宙邦科技股份有限公司 一种锂离子电池
CN116791035B (zh) * 2023-06-29 2024-04-16 广州方邦电子股份有限公司 一种金属箔的制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112582580A (zh) * 2020-12-14 2021-03-30 珠海冠宇电池股份有限公司 一种正极片及包括该正极片的锂离子电池

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101174685A (zh) * 2007-10-26 2008-05-07 中南大学 一种锂离子电池正极或负极极片及其涂布方法
CN105261760B (zh) * 2015-10-30 2018-04-17 中航锂电（洛阳）有限公司 锂离子电池水性正极复合集流体、正极片及其制备方法、锂离子电池
CN106816575A (zh) * 2015-11-30 2017-06-09 宁德新能源科技有限公司 正极片及锂离子电池
CN110661002B (zh) * 2018-12-29 2021-06-29 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种电极极片和电化学装置
CN112599721A (zh) * 2020-12-14 2021-04-02 珠海冠宇电池股份有限公司 一种正极片及包括该正极片的锂离子电池

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112582580A (zh) * 2020-12-14 2021-03-30 珠海冠宇电池股份有限公司 一种正极片及包括该正极片的锂离子电池

Also Published As

Publication number Publication date
CN113224262A (zh) 2021-08-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113224262B (zh) 一种正极片及锂离子电池
JP5768359B2 (ja) 耐熱性微多孔膜、電池用セパレータ及びリチウムイオン二次電池
JP7301268B2 (ja) 非水電解質二次電池
WO2013176068A1 (ja) リチウム二次電池用負極、リチウム二次電池、及びリチウム二次電池用負極の製造方法
WO2014149766A1 (en) Multi-layer battery electrode design for enabling thicker electrode fabrication
US20170092987A1 (en) Method of manufacturing electrode laminate and method of manufacturing all-solid-state battery
TW201637268A (zh) 電極製造方法、電極及二次電池
CN112599722A (zh) 一种正极片及包括该正极片的锂离子电池
JP5993726B2 (ja) リチウムイオン二次電池
CN112582581A (zh) 一种正极片及包括该正极片的锂离子电池
CN112820855B (zh) 极片及电池
JP2015181110A (ja) 耐熱性微多孔膜、リチウムイオン二次電池用セパレータ及びリチウムイオン二次電池
WO2023093576A1 (zh) 一种极片和锂离子电池
KR20120079515A (ko) 비대칭 코팅된 분리막을 포함하는 전극조립체 및 상기 전극조립체를 포함하는 전기화학소자
WO2019156172A1 (ja) リチウムイオン二次電池、リチウムイオン二次電池用負極構造体、及びリチウムイオン二次電池の製造方法
CN108365164B (zh) 电池的制造方法
CN114141985A (zh) 一种正极片及包括该正极片的锂离子电池
CN114420999B (zh) 电化学装置及包含该电化学装置的电子装置
KR20230014733A (ko) 이차 전지 및 그 제조 방법
CN111386616A (zh) 制造二次电池用电极的方法和制造二次电池的方法
JP2014007037A (ja) 非水電解質二次電池の製造方法，および，その方法により製造された非水電解質二次電池
CN113097440B (zh) 电化学装置及用电设备
JP6626361B2 (ja) リチウムイオン二次電池用電極の製造方法
JP7319008B2 (ja) 電極および二次電池
WO2019181097A1 (ja) 固体電池

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