CN115295767A - 一种正极片和锂离子电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种正极片和锂离子电池。本发明的正极片包括集流体以及设置集流体至少一个功能表面的活性物质层，本发明依据正极片的不同区域浸润程度的不同将正极片分为难浸润的第一区域和易浸润的第二区域，第一区域设置有包括第一活性物质的第一活性物质层，第二区域设置有包括第二活性物质的第二活性物质层；第一活性物质选自钴酸锂或钴酸锂和三元材料的混合物，第二活性物质选自三元材料或三元材料与钴酸锂的混合物；相同单位体积范围内，第一活性物质层中镍元素的质量含量大于所述第二活性物质层中镍元素的质量含量。本发明提供的正极片，有效缓解了正极片中加入三元材料会导致的析锂问题，提高了锂离子电池的循环性能。

Description

一种正极片和锂离子电池
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，涉及一种正极片和锂离子电池。
背景技术
锂离子电池因其具有循环寿命高、轻薄等特点，被广泛应用在手机、笔记本电脑、电动工具、穿戴等领域。随着以上消费类电子产品的普遍市场化，需求锂离子电池具有更低的成本，以提高电子产品的市场竞争力。目前消费类电子产品所使用的锂离子电池正极材料主要是钴酸锂，而三元材料相比钴酸锂具有较低的成本，因此，在正极片的设计上，许多电池厂家期望通过使用三元材料+钴酸锂混合，或者采用单一的三元材料作为正极材料以降低成本。
但是三元材料相比于钴酸锂，在电池循环过程中对电解液的消耗速率更快，在电池循环后期容易出现析锂。因此，如何有效解决三元材料和钴酸锂，或者单一的三元材料作为正极材料时容易出现的析锂问题具有重要的意义。
发明内容
本发明提供一种正极片，依据正极片的不同区域浸润程度的不同对正极片不同区域的活性层组成进行设计，从而缓解了正极材料包括三元材料时正极片容易出现的析锂问题。
本发明还提供一种锂离子电池，该锂离子电池包括上述正极片，由于上述正极片不易析锂，因此锂离子电池具有良好的循环性能。
本发明第一方面提供一种正极片，所述正极片包括集流体以及设置集流体至少一个功能表面的活性物质层；所述活性物质层设置于所述功能表面的涂布区上，所述涂布区包括第一区域和第二区域，所述第一区域位于所述涂布区在正极片第一方向和/或正极片第二方向上的中间区域，所述第二区域位于所述涂布区在正极片第一方向和/或正极片第二方向上的非中间区域；所述第一区域设置有第一活性物质层，所述第二区域设置有第二活性物质层；所述第一活性物质层包括第一活性物质，所述第二活性物质层包括第二活性物质，所述第一活性物质选自钴酸锂或钴酸锂和三元材料的混合物，所述第二活性物质选自三元材料或三元材料与钴酸锂的混合物；
相同单位体积范围内，所述第一活性物质层中镍元素的质量含量小于所述第二活性物质层中镍元素的质量含量。
本发明的功能表面指的是集流体面积最大的两个表面，其用于进行活性物质层的涂覆。
如上所述的涂布区在正极片第一方向和/或正极片第二方向上的中间区域，其中，中间区域指的是该区域在正极片第一方向和/或正极片第二方向上的对称轴与正极片在其第一方向和/或第二方向上的对称轴重叠，除中间区域外的所有区域均为非中间区域。
锂离子电池主要包括卷绕电池和叠片电池两种类型。对于卷绕电池，电解液主要通过卷绕电芯上下两侧边的路径通道、依靠隔膜吸附作用和极片孔隙的毛细作用，实现对极片的浸润，因此卷绕电池的正极片第一方向上的中间区域，电解液浸润性能较差，在电池循环后期容易出现析锂的问题。
图1为本发明一实施例提供的用于卷绕电芯的正极片的结构示意图，如图1所示，正极片包括集流体100以及设置在集流体100至少一功能表面的活性物质层200，活性物质层200设置于正极片的涂布区上，正极片还包括非涂布区，非涂布区为空箔区，用于焊接正极极耳300。涂布区包括第一区域和第二区域，第一区域位于涂布区在正极片第一方向上的中间区域，第一区域的浸润性能较差，第二区域位于涂布区在正极片第一方向的非中间区域，第二区域的浸润性能较好。第一区域上设置有第一活性物质层2001，第二区域上设置有第二活性物质层2002。
对于叠片电池，电解液主要沿着从极片边缘到极片中心位置的方向，实现对极片的浸润，因此叠片电池的极片在正极片第一方向和正极片第二方向上的中间区域(即正极片的中心区域)，电解液的浸润性能较差，在电池循环后期容易出现析锂的问题。
图2为本发明一实施例提供的用于叠片电芯的正极片的结构示意图，如图2所示，正极片包括集流体100以及设置在集流体100至少一功能表面的活性物质层200，活性物质层200设置于正极片的涂布区上，在叠片电芯中，正极片的集流体100的涂布有活性层的功能表面无空箔区的存在。涂布区包括第一区域和第二区域，第一区域位于涂布区在正极片第一方向和正极片第二方向的中间区域，第一区域的浸润性能较差，第二区域位于涂布区在正极片第一方向和正极片第二方向的非中间区域，第二区域的浸润性能较好。第一区域上设置有第一活性物质层2001，第二区域上设置有第二活性物质层2002。
三元材料中的镍元素在电池循环过程中相比于钴元素和锰元素更易消耗电解液，本发明通过限定第一活性物质层2001中镍元素的质量含量小于第二活性物质层2002中镍元素的质量含量，有利于降低电池循环过程中难浸润的第一区域的电解液的消耗速率，避免正极片析锂现象的出现。
对于叠片电芯中的正极片，第一区域除同时位于涂布区在正极片第一方向和正极片第二方向的中间区域外，还可位于正极片在正极片第一方向或正极片第二方向任一方向上的中间区域。图3为本发明又一实施例提供的用于叠片电芯的正极片的结构示意图，如图3所示，第一区域位于涂布区在正极片第一方向上的中间区域。图4为本发明再一实施例提供的用于叠片电芯的正极片的结构示意图，如图4所示，第一区域位于涂布区在正极片第二方向上的中间区域。在图3和图4所示的实施方式中，第一活性物质层2001分别在正极片第一方向和正极片第二方向从极片中心延伸至极片的边缘位置，这样设置镍元素质量含量少的第一活性物质层2001不仅覆盖了难浸润的极片中心区域，避免了正极片析锂现象的出现，第一活性物质层2001还从极片中心区域延伸至极片在正极片第一方向或正极片第二方向上的两端，方便进行第一活性物质层2001的涂布。
在本发明中，正极片第一方向与正极极耳的伸出方向一致，相应的，正极片第二方向与正极片第一方向垂直。
在一种具体的实施方式中，相同单位体积范围内，第一活性物质层中镍元素的质量含量为M1，第二活性物质层中镍元素的质量含量为M2，其中，M2-M1≥1％。
当第一活性物质层和第二活性物质层中均包含有三元材料且两者所加入的三元材料的种类相同时，相同单位体积范围内第一活性物质层中三元材料的质量含量与第二活性物质层中三元材料的质量含量的差值大于等于1％，就能够实现M2-M1≥1％。
当第一活性物质层中不包含三元材料，仅第二活性物质层中包含三元材料时，只要第二活性物质层中单位体积范围内的镍元素的质量含量不低于1％，就能够实现M2-M1≥1％。
进一步的，M2-M1≥2％，第一活性物质层中镍元素的质量含量越低，且第二活性物质层中三元材料的含量越多，越有利于在避免正极片析锂的同时增加正极片中三元材料的含量，降低正极片的成本。
考虑到电解液对第一活性物质层和第二活性物质层所在区域的浸润性差异，当第一活性物质层在涂布区所占的面积含量过低或过高，均无法对正极片的析锂情况和极片成本进行有效改善，因此，第一活性物质层和第二活性物质层占涂布区的面积比应当设置在合理范围内。
具体的，当第一区域位于正极片第一方向或正极片第二方向上的中间区域，第二区域位于正极片第一方向或正极片第二方向上的非中间区域时，第一活性物质层与第二活性物质层的宽度比为(1:14)～(1:2)，能够保证第一活性物质层和第二活性物质层的在涂布区上有较为合适的分布比例。参考图1，第一活性物质层的宽度为W1，第二活性物质层的宽度为2W2，W1：2W2＝(1:14)～(1:2)。
当第一区域位于正极片第一方向和正极片第二方向上的中间区域，第二区域位于正极片第一方向和正极片第二方向上的非中间区域时，第一活性物质层位于正极片的中心区域，第二活性物质层均匀分布于第一活性物质层的四周，第一活性物质层与第二活性物质层的涂布面积比为(1:14)～(1:2)。进一步的，在正极片第一方向上，第一活性物质层和第二活性物质层的宽度比为(1:14)～(1:1)，在正极片第二方向上，第一活性物质层和第二活性物质层的宽度为(1:14)～(1:1)。
进一步的，本发明中所使用的三元材料的颗粒尺寸小于钴酸锂的颗粒尺寸，大颗粒的钴酸锂一方面有利于降低循环过程中对电解液的消耗速率，且大颗粒的钴酸锂材料在充电循环过程中锂离子的脱嵌速率相对较慢，即使电解液浸润难度大，也可尽量避免中间区域出现的析锂问题。
具体的，三元材料的D50粒径为2μm～7μm，D99粒径为8μm～15μm；钴酸锂的D50粒径为10μm～20μm，D99粒径为30μm～50μm。其中，D50粒径又称为平均粒径，指的是材料颗粒的累计粒度分布百分数达到50％所对应的粒径；D99粒径又称为最大粒径，指的是材料颗粒的累计粒度分布百分数达到99％时所对应的粒径。
为了提高正极片的一致性，可设置第一活性物质层与第二活性物质层的厚度相等，且第一活性物质层与第二活性物质层的厚度为20～150μm。
本发明的正极集流体可以是铝箔或者涂炭铝箔，其厚度可以为4-18μm；正极活性物质层除活性物质外，还包括导电剂和粘结剂。第一活性物质层中按照质量百分含量包括92％～98.4％的第一活性物质、0.8％～5％的导电剂、0.8％～3％的粘结剂。同样的，第二活性物质层中按照质量百分含量也包括92％～98.4％的第二活性物质、0.8％～5％的导电剂、0.8％～3％的粘结剂。
对于本发明所使用的的钴酸锂和三元材料，为了提高材料的稳定性，可在材料中掺杂或者包覆Al、Mg、Ti、Zr、V、Mn等金属元素。本发明的三元材料可选自本领域常用的三元材料，包括但不局限于NCM111、NCM523、NCM613、NCM811中的至少一种。
本发明第一活性物质层和第二活性物质层中导电剂种类可以相同也可以不同，可分别选自导电炭黑、乙炔黑、科琴黑、导电石墨、导电碳纤维、金属粉、碳纤维中的一种或者多种。
本发明第一活性物质层和第二活性物质层中粘结剂的含量可以相同也可以不同，可分别选自聚偏氟乙烯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚六氟乙烯或丁苯橡胶中的一种或多种。
本发明的正极片的制备方法可参考本领域常规制备方法进行，具体的，可将第一活性物质、导电剂、粘结剂按照一定比例在溶剂中分散均匀后得到第一浆料，将第二活性物质、导电剂、粘结剂按照一定比例在溶剂中分散均匀后得到第二浆料，将第一浆料和第二浆料分别涂覆在集流体至少一功能表面的第一区域和第二区域，经干燥后，即可得到本发明的第一活性物质层和第二活性物质层，进而得到本发明的正极片。
综上，本发明提供的负极片，根据电解液浸润情况的不同，设计出位于难浸润区域的第一活性物质层和位于易浸润区域的第二活性物质层，并通过限定第一活性物质层中镍元素的质量含量小于第二活性物质层中镍元素的质量含量，缓解了正极片中在加入三元材料时出现的析锂问题，提高了锂离子电池的循环性能。
本发明第二方面提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括上述任一所述的正极片。本发明的锂离子电池可以是卷绕电池或叠片电池。
将本发明第一方面得到的正极片、隔膜和负极片依次层叠后经卷绕或叠片后得到电芯，并经封装、注液、陈化、化成、分选后，即可得到本发明的锂离子电池。
其中，负极片包括负极集流体和设置在负极集流体至少一个功能表面的负极性层，负极活性层包括负极活性物质，所述负极活性物质选自石墨、硬炭、软炭、硅材料、钛酸锂中的一种或者多种。
锂离子电池中实用的其它材料，例如隔膜、电解液、封装材料等均可使用本领域常用材料，本发明在此不再赘述
本发明提供的锂离子电池由于包括上述正极片，因此具有较好的循环性能。
本发明的实施，至少具有以下优势：
1、本发明提供的负极片，根据电解液浸润情况的不同，设计出位于难浸润区域的第一活性物质层和位于易浸润区域的第二活性物质层，并通过限定第一活性物质层中镍元素的质量含量小于第二活性物质层中镍元素的质量含量，缓解了正极片中在加入三元材料时出现的析锂问题，提高了锂离子电池的循环性能。
2、本发明提供的锂离子电池具有较好的循环性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的用于卷绕电芯的正极片的结构示意图；
图2为本发明一实施例提供的用于叠片电芯的正极片的结构示意图；
图3为本发明又一实施例提供的用于叠片电芯的正极片的结构示意图；
图4为本发明再一实施例提供的用于叠片电芯的正极片的结构示意图。
附图标记说明：
100-集流体；
200-活性物质层；
2001-第一活性物质层；
2002-第二活性物质层；
300-正极耳。
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。
以下实施例和对比例中，所涉及的三元材料NCM523(Ni元素质量含量为30.39％占比为36.47％)、三元材料NCM613(Ni元素质量含量为36.47％)、钴酸锂LCO均可通过商购获得，其中，实施例1～7与对比例1～4中三元材料NCM523的D50粒径为4.5μm，D99粒径为9.8μm；三元材料NCM613的D50粒径为4.3μm，D99粒径为10μm；钴酸锂LCO的D50粒径为16μm，D99粒径为30μm。
实施例1
本实施例提供的正极片结构参考图1，包括集流体铝箔以及设置在铝箔表面的活性物质层，在正极片第一方向上，活性物质层包括位于中间区域的第一活性物质层和位于第一活性物质层两侧的第二活性物质层，第一活性物质层和第二活性物质层的宽度比为1:5。
本实施例提供的正极片及锂离子电池的制备步骤如下：
A、正极片的制备
1)将钴酸锂LCO、粘结剂PVDF、导电剂导电炭黑加入去离子水中搅拌混合得到第一浆料；
将三元材料NCM523(Ni元素的质量分数为30.39％)、粘结剂PVDF、导电剂导电炭黑加入去离子水中搅拌混合得到第二浆料。
2)采用双挤压涂布的涂布的方式，将第一浆料均匀涂覆在铝箔表面的中间区域，将第二浆料均匀涂覆在铝箔表面位于中间区域的两侧的区域，干燥后分别获得第一活性物质层和第二活性物质层；
其中，第一活性物质层按照质量含量包括97％的钴酸锂LCO、1.5％的PVDF、1.5％的导电炭黑；第二活性物质层按照质量含量包括97％的三元材料NCM523、1.5％的PVDF、1.5％的导电炭黑。第一活性物质层和第二活性物质层的厚度均为90μm。
每立方厘米的第二活性物质层中镍元素的质量含量M2为29.47％,每立方厘米的第一活性物质层中镍元素的质量含量M1为0，M2-M1＝29.47％。
B、负极片的制备
将负极活性物质石墨，导电剂导电炭黑、粘结剂丁苯乳胶、分散剂羧甲基纤维素钠分散于去离子水中，搅拌均匀，得到负极活性浆料，将负极活性浆料涂覆在集流体铜箔的两个功能表面上，烘干，得到包含负极活性层的负极片；
其中，负极活性层按照质量含量包括97％的石墨、1.2％的丁苯乳胶、0.5％的导电炭黑、1.3％的羧甲基纤维素钠。
C、锂离子电池的制备
将上述正极片、隔膜以及上述负极片依次层叠设置，经卷绕得到卷芯，将卷芯置于铝塑膜外包装中，向铝塑膜外包装中注入电解液并经过真空密封、静置、化成、整形等工序，得到锂离子电池；
其中，电解液为锂盐LiPF6与非水有机溶剂碳酸乙烯酯，丙酸丙酯、碳酸二乙酯和碳酸亚丙酯配置而成的溶液；隔膜为涂覆有陶瓷和聚偏氟乙烯的聚乙烯隔膜。
实施例2
本实施例提供的正极片及锂离子电池的制备方法与实施例1基本一致，区别在于，第一活性物质层和第二活性物质层的宽度比为1:2。
实施例3
本实施例提供的正极片及锂离子电池的制备方法与实施例1基本一致，不同之处在于，在第一浆料的制备中，将钴酸锂LCO替换为钴酸锂LCO和三元材料NCM 523的混合物，混合物中钴酸锂LCO和三元材料NCM523的质量比为1:1，得到的第一活性物质层按照质量含量包括48.5％的三元材料NCM523、48.5％的钴酸锂LCO、1.5％的PVDF、1.5％的导电炭黑。每立方厘米的第二活性物质层中镍元素的质量含量M2为29.47％,每立方厘米的第一活性物质层中镍元素的质量含量M1为14.74％％，M2-M1＝14.73％。
实施例4
本实施例提供的正极片及锂离子电池的制备方法与实施例1基本一致，不同之处在于，在第一浆料的制备中，将钴酸锂LCO替换为钴酸锂LCO和三元材料NCM 523的混合物，混合物中钴酸锂LCO和三元材料NCM523的质量比为3:97，得到的第一活性物质层按照质量含量包括94.09％的三元材料NCM523、2.91％的钴酸锂LCO、1.5％的PVDF、1.5％的导电炭黑。每立方厘米的第二活性物质层中镍元素的质量含量M2为29.47％,每立方厘米的第一活性物质层中镍元素的质量含量M1为28.59％，M2-M1＝0.88％。
实施例5
本实施例提供的正极片及锂离子电池的制备方法与实施例1基本一致，不同之处在于：
在第一浆料的制备中，将三元材料NCM523替换为钴酸锂LCO和三元材料NCM613(Ni元素的质量分数为36.47％)的混合物，混合物中钴酸锂LCO和三元材料NCM613的质量比为1:1，得到的第一活性物质层按照质量含量包括48.5％的三元材料NCM613、48.5％的钴酸锂LCO、1.5％的PVDF、1.5％的导电炭黑；
在第二浆料的制备中，将钴酸锂LCO替换为钴酸锂LCO和三元材料NCM613的混合物，混合物中钴酸锂LCO和三元材料NCM613的质量比为2:3，得到的第二活性物质层按照质量含量包括58.2％的三元材料NCM613、38.8％的钴酸锂LCO、1.5％的PVDF、1.5％的导电炭黑。
每立方厘米的第二活性物质层中镍元素的质量含量M2为21.22％,每立方厘米的第一活性物质层中镍元素的质量含量M1为17.69％，M2-M1＝3.53％。
实施例6
本实施例提供的正极片及锂离子电池的制备方法与实施例1基本一致，不同之处在于：
在第一浆料的制备中，将三元材料NCM523替换为钴酸锂LCO和三元材料NCM613的混合物，混合物中钴酸锂LCO和三元材料NCM613的质量比为1：1.35，得到的第一活性物质层按照质量含量包括55.7％％的三元材料NCM613、41.3％的钴酸锂LCO、1.5％的PVDF、1.5％的导电炭黑；
在第二浆料的制备中，将钴酸锂LCO替换为钴酸锂LCO和三元材料NCM613的混合物，混合物中钴酸锂LCO和三元材料NCM613的质量比为2:3，得到的第二活性物质层按照质量含量包括58.2％的三元材料NCM613、38.8％的钴酸锂LCO、1.5％的PVDF、1.5％的导电炭黑。
每立方厘米的第二活性物质层中镍元素的质量含量M2为21.22％,每立方厘米的第一活性物质层中镍元素的质量含量M1为20.31％，M2-M1＝0.90％。
实施例7
本实施例提供的正极片及锂离子电池的制备方法与实施例1基本一致，不同之处在于：
在第一浆料的制备中，将三元材料NCM523替换为钴酸锂LCO和三元材料NCM523的混合物，混合物中钴酸锂LCO和三元材料NCM523的质量比为2:3，得到的第一活性物质层按照质量含量包括58.2％的三元材料NCM523、38.8％的钴酸锂LCO、1.5％的PVDF、1.5％的导电炭黑；
在第二浆料的制备中，将钴酸锂LCO替换为钴酸锂LCO和三元材料NCM613的混合物，混合物中钴酸锂LCO和三元材料NCM613的质量比为2:3，得到的第二活性物质层按照质量含量包括58.2％的三元材料NCM613、38.8％的钴酸锂LCO、1.5％的PVDF、1.5％的导电炭黑。
每立方厘米的第二活性物质层中镍元素的质量含量M2为21.22％,每立方厘米的第一活性物质层中镍元素的质量含量M1为17.69％，M2-M1＝3.53％。
实施例8
本实施例提供的正极片结构参考图2，包括集流体铝箔以及设置在铝箔表面的活性物质层，在正极片的中心区域为第一活性物质层，分布于第一活性层四周的均为第二活性物质层。在正极片第一方向上，第一活性物质层和第二活性物质层的宽度比为1:3，在正极片第二方向上，第一活性物质层和第二活性物质层的宽度比为1:3。
本实施例的正极片与锂离子电池的制备步骤与实施例1基本一致，不同之处在于本实施例的锂离子电池的电芯通过叠片方式制得。
实施例9
本实施例提供的正极片结构参考图3，包括集流体铝箔以及设置在铝箔表面的活性物质层，在正极片第一方向上，活性物质层包括位于中间区域的第一活性物质层和位于第一活性物质层两侧的第二活性物质层。在正极片第二方向上，第一活性物质层和第二活性物质层的宽度比为1:3，在正极片第一方向上，第一活性物质层和第二活性物质层的宽度比为1:1。
本实施例的正极片与锂离子电池的制备步骤与实施例1基本一致，不同之处在于本实施例的锂离子电池的电芯通过叠片方式制得。
实施例10
本实施例提供的正极片结构参考图4，包括集流体铝箔以及设置在铝箔表面的活性物质层，在正极片第一方向上，活性物质层包括位于中间区域的第一活性物质层和位于第一活性物质层两侧的第二活性物质层。在正极片第二方向上，第一活性物质层和第二活性物质层的宽度比为1:1，在正极片第一方向上，第一活性物质层和第二活性物质层的宽度比为1:3。
本实施例的正极片与锂离子电池的制备步骤与实施例1基本一致，不同之处在于本实施例的锂离子电池的电芯通过叠片方式制得。
对比例1
本实施例提供的正极片及锂离子电池的制备方法与实施例1基本一致，不同之处在于：在第一浆料和第二浆料制备中所使用的正极材料均为三元材料NCM523。
对比例2
本实施例提供的正极片及锂离子电池的制备方法与实施例1基本一致，不同之处在于，在第一浆料和第二浆料制备中所使用的正极材料均为三元材料NCM613。
对比例3
本实施例提供的正极片及锂离子电池的制备方法与实施例1基本一致，不同之处在于，在第一浆料和第二浆料的制备中所使用的正极材料均为钴酸锂LCO和三元材料NCM613的混合物，混合物中钴酸锂LCO和三元材料NCM613的质量比为2:3，得到的第一活性物质层和第二活性物质层按照质量含量均包括58.2％的三元材料NCM613、38.8％的钴酸锂LCO、1.5％的PVDF、1.5％的导电炭黑。
对比例4
本实施例提供的正极片及锂离子电池的制备方法与实施例1基本一致，不同之处在于：在第一浆料和第二浆料制备中所使用的正极材料均为钴酸锂材料。
试验例
对以上实施例和对比例制备得到的锂离子电池进行能量密度和循环性能测试，测试方法如下，测试结果见表1：
(一)能量密度测试方法：
根据能量密度(Wh/L)＝电芯能量/(长度*宽度*厚度)计算得到能量密度，其中，电芯能量的测试方法包括：常温25℃下，使用0.5C的充电电流充至满电态后(100％SOC)，截至电流0.05C；静止10min后，0.2C电流下，将电流放电至0％SOC下所释放的能量；测试过程中，通过充放电测试设备记录放电能量。
(二)循环性能测试方法：
常温25℃下，恒流1C充电，截止电流0.05C，静止10min，0.7C放电，依次循环300次、500次、800次，1000次，满电态下拆解锂离子电池，确认正极片第一活性物质层的析锂状况，并计算循环1000次的容量保持率(％)和循环膨胀率(％)。充电上限电压为4.4V，循环性能测试合格的标准为：1000次容量保持率≥80％，循环膨胀厚度≤10％。
表1
Figure BDA0003838911780000141
表1中的Co元素的质量含量指的是第一正极活性物质层和第二活性物质层中正极活性物质中的Co的质量含量。
从表1的数据中可看出，本发明依据正极片的不同区域浸润程度的不同对相应区域的活性层组成进行设计，能够有效避免正极材料在包括三元材料时析锂现象的出现，使锂离子电池兼具低成本和优异的循环性能。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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：其依然可以对前述各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各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种正极片，其特征在于，所述正极片包括集流体以及设置集流体至少一个功能表面的活性物质层；所述活性物质层设置于所述功能表面的涂布区上，所述涂布区包括第一区域和第二区域，所述第一区域位于所述涂布区在正极片第一方向和/或正极片第二方向上的中间区域，所述第二区域位于所述涂布区在正极片第一方向和/或正极片第二方向上的非中间区域；所述第一区域设置有第一活性物质层，所述第二区域设置有第二活性物质层；
所述第一活性物质层包括第一活性物质，所述第二活性物质层包括第二活性物质，所述第一活性物质选自钴酸锂或钴酸锂和三元材料的混合物，所述第二活性物质选自三元材料或三元材料与钴酸锂的混合物；
相同单位体积范围内，所述第一活性物质层中镍元素的质量含量小于所述第二活性物质层中镍元素的质量含量。
2.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，相同单位体积范围内，所述第一活性物质层中镍元素的质量含量为M1，所述第二活性物质层中镍元素的质量含量为M2，其中，M2-M1≥1％。
3.根据权利要求2所述的正极片，其特征在于，M2-M1≥2％。
4.根据权利要求1-3任一项所述的正极片，其特征在于，所述第一区域位于所述涂布区在正极片第一方向或正极片第二方向上的中间区域，所述第二区域位于所述涂布区在正极片第一方向或正极片第二方向上的非中间区域，所述第一活性物质层与所述第二活性物质层的宽度比为(1:14)～(1:2)。
5.根据权利要求1-3任一项所述的正极片，其特征在于，所述第一区域位于所述涂布区在正极片第一方向和正极片第二方向上的中间区域，所述第二区域位于所述涂布区在正极片第一方向和正极片第二方向上的非中间区域，所述第一活性物质层与所述第二活性物质层的涂布面积比为(1:14)～(1:2)。
6.根据权利要求1-5任一项所述的正极片，其特征在于，所述三元材料的颗粒尺寸小于所述钴酸锂的颗粒尺寸。
7.根据权利要求6所述的正极片，其特征在于，所述三元材料的D50粒径为2μm～7μm，D99粒径为8μm～15μm；
所述钴酸锂的D50粒径为10μm～20μm，D99粒径为30μm～50μm。
8.根据权利要求1-7所述的正极片，其特征在于，所述第一活性物质层与所述第二活性物质层的厚度为20～150μm，且所述第一活性物质层与所述第二活性物质层的厚度相等。
9.根据权利要求1-8任一项所述的正极片，其特征在于，所述三元材料选自NCM111、NCM523、NCM613、NCM811中的至少一种。
10.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的锂离子电池。
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