CN116111050A - 正极极片及其制备方法、锂电池和车辆 - Google Patents
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Abstract
本申请提出了一种正极极片及其制备方法、锂电池和车辆，其中所述正极极片包括正极集流体、基体层和表层，所述基体层形成在所述正极集流体上，并且所述基体层包括第一三元多晶材料和第一三元单晶材料，基于所述第一三元多晶材料和所述第一三元单晶材料的总质量，所述第一三元多晶材料占比不低于60％；所述表层形成在所述基体层背离所述正极集流体的一侧上，并且所述表层包括第二三元多晶材料和第二三元单晶材料，基于所述第二三元多晶材料和所述第二三元单晶材料的总质量，所述第二三元单晶材料占比不低于60％。本申请的正极极片在辊压过程不易开裂且具有较高的压实密度和容量，循环过程中开裂现象也能得到缓解，从而提高锂电池的循环性能和倍率性能。
Description
技术领域
本申请属于锂电池领域，具体涉及一种正极极片及其制备方法、锂电池和车辆。
背景技术
三元高镍多晶正极材料因具有高容量高电压平台成为高能量密度动力锂离子电池正极材料的主要选择之一。通常，我们会采用辊压来提高电极片的压实密度，以增加电池的体积能量密度。三元多晶正极是由众多的纳米级单晶小颗粒聚集而成，内部结合力较弱，辊压过程容易导致多晶材料裂开，电极片开裂后电解液渗入，会加剧电解液和电极之间的副反应，导致锂离子电池性能的退化加速。为了缓解三元多晶正极材料开裂带来的更严重的副反应，有报道采用物理或者化学的方法在电极表面涂敷一层氧化物或高分子保护层，改善界面问题，但是这种工艺昂贵且复杂，一致性和实用性也有待提升。
最近也有报道提出采用双层电极的设计以改善多晶级片的开裂：表层采用抗压强度更高的纯单晶或类单晶，底层(集流体面)为三元多晶材料为主的双层级片设计。但是，与三元单晶材料相比，相同Ni含量的三元多晶材料在同样截至电压下可提供更高的容量，导致材料晶格内会出现更大的体积变化，双层级片的膨胀差引发级片开裂甚至分层。虽然采用更低镍含量的三元多晶材料可缓解上下层脱锂量不一致的问题，但是这种策略会损失底层材料的容量。所以通常情况下，底层的三元多晶材料会有更高的脱/嵌锂量。由此看出，虽然此类双层级片设计可有效缓解辊压过程中级片开裂问题，但在长期循环过程中，由于上下层主体材料的脱嵌锂量不一样导致上下级片膨胀性的差异，使得表层级片开裂和电解液渗入，以及电解液的消耗增大和副反应的增加，进一步的导致电池性能劣化。
另外，现有技术有采用直接掺混的设计，即在三元多晶材料中掺混一定量的三元单晶材料，以提高级片的压实和体积能量密度。但是主体材料仍以多晶为主(质量占比≥70％)，此法虽可提高电极的压实密度，但辊压过程中极片的开裂问题并未能有效改善。
发明内容
本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本申请的一个目的在于提出一种正极极片及其制备方法、锂电池和车辆，本申请的正极极片在辊压过程不易开裂且具有较高的压实密度和容量，循环过程中开裂现象也能得到缓解，从而提高锂电池的循环性能和倍率性能。
在本申请的一个方面，本申请提出了一种正极极片。根据本申请的实施例，所述正极极片包括：
正极集流体；基体层，所述基体层形成在所述正极集流体上，并且所述基体层包括第一三元多晶材料和第一三元单晶材料，基于所述第一三元多晶材料和所述第一三元单晶材料的总质量，所述第一三元多晶材料占比不低于60％；
表层，所述表层形成在所述基体层背离所述正极集流体的一侧上，并且所述表层包括第二三元多晶材料和第二三元单晶材料，基于所述第二三元多晶材料和所述第二三元单晶材料的总质量，所述第二三元单晶材料占比不低于60％。
由此，该正极极片在辊压过程不易开裂且具有较高的压实密度和容量，循环过程开裂情况得到缓解，从而提高锂电池的循环性能和倍率性能。
在本申请的第二个方面，本申请提出了一种制备上述正极极片的方法。根据本申请的实施例，所述方法包括：
(1)将包括第一三元多晶材料和第一三元单晶材料的基体浆料施加在正极集流体上，以便在所述正极集流体上形成基体层；
(2)将包括第二三元多晶材料和第二三元单晶材料的表层浆料施加在所述基体层背离所述正极集流体的一侧上，以便得到正极极片。
由此，该正极极片在辊压过程不易开裂且具有较高的压实密度和容量，循环过程开裂情况得到缓解，从而提高锂电池的循环性能和倍率性能。
在本申请的第三个方面，本申请提出了一种锂电池。根据本申请的实施例，所述锂电池具有上述的正极极片或采用上述的方法得到的正极极片。由此，该锂电池具有优异的循环性能和倍率性能。
在本申请的第四个方面，本申请提出了一种车辆。根据本申请的实施例，所述车辆具有上述的锂电池。由此，该车辆具有优异安全性能和续航性能，提高用户体验。
本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本申请一个实施例的正极极片的结构示意图；
图2是根据本申请一个实施例的制备正极极片的方法流程示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
在本申请的一个方面，本申请提出了一种正极极片。根据本申请的实施例，参考图1，该正极极片包括：正极集流体100、基体层200和表层300。
需要说明的是，正极集流体为本领域常规使用的集流体，例如铝箔等。
根据本申请的实施例，参考图1，基体层200形成在正极集流体100上，优选基体层200完全包覆在正极集流体100上，并且基体层200包括第一三元多晶材料和第一三元单晶材料，基于第一三元多晶材料和第一三元单晶材料的总质量，第一三元多晶材料占比不低于60％，即基体层200是以三元多晶材料为主的掺混，从而可以保证正极极片具有较高的容量和能量密度，并且三元单晶材料的掺混可提高正极极片的压实密度，并且发明人发现，基体层200中第一三元多晶材料占比不低于60wt％，可以保证所得正极极片的压实密度达3.35g/cm3～3.75g/cm3。
进一步地，上述第一三元多晶材料的化学式为LiNix1Coy1M1-x1-y1O2，其中，M为Mn或Al，x1≥0.6，0≤y1≤0.4，优选地，x1为0.8～0.95；第一三元单晶材料的化学式为LiNix2Coy2M1-x2-y2O2，其中，M为Mn或Al，x2≥0.6，0≤y2≤0.4，优选地，x2为0.8～0.95。由此，可以保证正极极片具有较高的容量。根据本申请的一个具体实施例，上述第一三元多晶材料和第一三元单晶材料化学式中x1≤x2≤110％x1。发明人发现，设定的此范围内第一三元单晶材料和第一三元多晶材料的克容量相对比较接近，从而避免某种材料性能过早衰退。
进一步地，上述第一三元多晶材料的粒径为7μm～15μm，第一三元单晶材料的粒径为1.5μm～5.5μm。根据本申请的一些实施例，基体层200的厚度与正极极片的厚度比为(0.5～0.9)：1。发明人发现，基体层200可提供更高的容量，所以其更高的厚度占比可提升整个级片的容量和电池的能量密度。需要说明的是，“基体层200的厚度”指形成在正极集流体100上单侧的基体层200的厚度。
进一步地，上述第一三元多晶材料和/或第一三元单晶材料可以为未改性三元材料或改性三元材料，例如改性三元材料包括掺杂元素或表面形成有包覆层，其中，掺杂元素包括Li、Mg、Zn、Cu、Al、Fe、Cr、Sr、Zr、Mo、V、W、Ta、Y、La和Ti中的之一，从而可以提高正极材料的结构稳定性，并且第一三元多晶材料中掺杂元素掺杂量占第一三元多晶材料中Ni、Co和M总摩尔量的0.05％～1.5％，第一三元单晶材料中掺杂元素掺杂量占第一三元单晶材料中Ni、Co和M总摩尔量的0.05％～1.5％；包覆层包括金属氧化物、碳和导电高分子中的至少之一，从而可以提高正极材料的表面稳定性，例如金属氧化物包括Al2O3和TiO2中的至少之一，导电高分子包括PPy(聚吡咯)、PAN(碳纤维)和PI(聚酰亚胺)中的至少之一。根据本申请的一些实施例，上述包覆层可以为金属氧化物层、碳层或导电高分子层。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对包覆层的厚度进行选择，此处不再赘述。
进一步地，上述基体层200中还包括第一导电剂，其中，第一导电剂包括一维导电剂和二维导电剂中的至少之一，例如一维导电剂为碳纳米管和碳纤维，二维导电剂为石墨烯。发明人发现，基体层200加入一维导电剂和/或二维导电剂作为骨架，可以有效缓解电池循环过程中基体层200中正极活性材料因更大的体积变化导致的开裂问题，避免表层300因基体层200开裂而引发的表层300开裂甚至分层问题。根据本申请的一些实施例，上述第一导电剂占基体层200总质量的2.5％～10％，优选2.8％～5％。发明人发现，基体层200中加入本申请含量范围的第一导电剂，不仅可以有效缓解电池循环过程中基体层200正极材料因更大的体积变化导致的开裂问题，而且可以改善基体层200的电导率和电池的倍率性能。
根据本申请的实施例，表层300形成在基体层200背离正极集流体100的一侧上，优选表层300包覆在基体层300上，并且表层300包括第二三元多晶材料和第二三元单晶材料，基于第二三元多晶材料和第二三元单晶材料的总质量，第二三元单晶材料占比不低于60％，即表层300是以三元单晶材料为主的掺混，从而可以有效缓解表层300的开裂问题，并且表层300中掺杂三元多晶材料可以有效提高表层300的容量，同时表层300和基体层200均采用三元多晶材料和三元单晶材料，可以有效降低表层300和基体层200在电池循环过程中体积变化的差异性，降低锂电池循环过程中分层问题，另外在上述基体层200上形成本申请组成的表层300，可以有效降低正极极片表面活性和副反应的发生，缓解产气和容量衰退的问题。并且发明人发现，表层300中第二三元单晶材料占比不低于60wt％，可以保证所得正极极片的压实密度达3.35g/cm3～3.75g/cm3。
进一步地，上述第二三元多晶材料的化学式为LiNia1Cob1M1-a1-b1O2，其中，M为Mn或Al，a1≥0.5，0≤b1≤0.5；所述第二三元单晶材料的化学式为LiNia2Cob2M1-a2-b2O2，其中，M为Mn或Al，a2≥0.5，0≤b2≤0.5。由此，可以降低锂电池循环过程中的开裂问题。根据本申请的一个具体实施例，上述第二三元多晶材料和第二三元单晶材料化学式中a1≤a2≤110％a1。发明人发现，设定的此范围内三元单晶材料和三元多晶材料的克容量将相对比较接近，从而避免某种材料性能过早衰退。根据本申请的一些实施例，上述第一三元多晶材料、第一三元单晶材料、第二三元多晶材料、第二三元单晶材料的化学式满足x1+X2≥a1+a2。发明人发现此条件下，镍含量更高的基体层200可提供更高的容量，镍含量较低的表层300可有效缓解基体层200的表面副反应。
进一步地，上述第二三元多晶材料的粒径为7μm～15μm，第二三元单晶材料的粒径为1.5μm～5.5μm。根据本申请的一些实施例，表层300的厚度与正极极片的厚度比为(0.1～0.5)：1，优选(0.15～0.35)：1。发明人发现，表层300主要是保护基体层200，基体层200可提供更高的容量，所以基体层200更高的厚度占比可提升整个级片的容量和电池的能量密度。需要说明的是，“表层300的厚度”指形成在基体层200上单侧的表层300的厚度。
进一步地，上述第二三元多晶材料和/或第二三元单晶材料可以为未改性三元材料或改性三元材料，例如改性三元材料包括掺杂元素或表面形成有包覆层，其中，掺杂元素包括Li、Mg、Zn、Cu、Al、Fe、Cr、Sr、Zr、Mo、V、W、Ta、Y、La和Ti中的之一，从而可以提高正极材料的结构稳定性，并且第二三元多晶材料中掺杂元素掺杂量占第二三元多晶材料中Ni、Co和M总摩尔量的0.05％～1.5％，第二三元单晶材料中掺杂元素掺杂量占第二三元单晶材料中Ni、Co和M总摩尔量的0.05％～1.5％。包覆层包括金属氧化物、碳和导电高分子中的至少之一，从而可以提高正极材料的表面稳定性，例如金属氧化物包括Al2O3和TiO2中的至少之一，导电高分子包括PPy(聚吡咯)、PAN(碳纤维)和PI(聚酰亚胺)中的至少之一。根据本申请的一些实施例，上述包覆层可以为金属氧化物层、碳层或导电高分子层。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对包覆层的厚度进行选择，此处不再赘述。
进一步地，上述表层300中还包括第二导电剂，其中，第二导电剂包括纳米颗粒导电剂、一维导电剂和二维导电剂中的至少之一，例如纳米颗粒导电剂包括导电炭黑、乙炔黑和炭黑中的至少之一，一维导电剂为碳纳米管和碳纤维，二维导电剂为石墨烯。并且上述第二导电剂占表层300总质量的0.5％～5％，优选2.5％～3.8％。发明人发现，表层300中加入本申请含量范围的第二导电剂，可以有提高电池的能量密度，同时缓解过多的导电剂提高电极极片表面的活性而增加副反应的发生。根据本申请的一些实施例，上述表层300中第二导电剂的质量含量不高于基体层200中第一导电剂的质量含量。
本申请实施例的正极极片具有如下的技术效果：
(1)本申请的正极极片中基体层200加入相对更高含量的一维和/或二维导电剂作为骨架，可以有效缓解电池循环过程中基体层200中正极活性材料因更大的体积变化导致的开裂问题，避免表层300因基体层200开裂而引发的表层300开裂甚至分层问题，同时，相对更高含量的导电剂可改善基体层200的电导率和电池的倍率性能；另外，表层300采用相对较低含量的导电剂，可有效提高电池的能量密度，同时缓解过多的导电剂带来的正极极片表面高活性和表面副反应。
(2)本申请的正极极片的基体层200为三元多晶材料为主掺混三元单晶材料，可保证所得正极极片具有较高的容量和能量密度，同时掺混的三元单晶材料可提高正极极片的压实密度。同时表层300选用三元单晶材料为主掺混三元多晶材料，可有效缓解辊压过程正极极片的开裂的问题，另外本申请正极极片的基体层200和表层300均采用三元多晶材料和三元单晶材料，可以有效降低表层300和基体层200在电池循环过程中体积变化的差异性，降低锂电池循环过程中分层问题。
综上，本申请上述组成的基体层200可提高电池的能量密度、功率以及压实密度，上述组成的表层300可有效降低正极极片表面活性和副反应，缓解产气和容量衰退的问题。由此，本申请的正极极片在辊压过程不易开裂且具有较高的压实密度和容量，循环过程中开裂现象也能得到缓解，从而提高锂电池的循环性能和倍率性能。
在本申请的第二个方面，本申请提出了一种制备上述正极极片的方法。根据本申请的实施例，参考图2，该方法包括：
S100：将包括第一三元多晶材料和第一三元单晶材料的基体浆料施加在正极集流体上
该步骤中，将包括第一三元多晶材料和第一三元单晶材料的基体浆料施加在正极集流体上，以便在正极集流体上形成基体层。进一步的，基体浆料还包括第一导电剂，其中，所述第一导电剂包括一维导电剂和二维导电剂中的至少之一。需要说明的是，上述针对第一三元多晶材料、第一三元单晶材料、第一导电剂以及基体层所描述的特征和优点同样适用于该步骤，此处不再赘述。
S200：将包括第二三元多晶材料和第二三元单晶材料的表层浆料施加在基体层背离所述正极集流体的一侧上
该步骤中，将包括第二三元多晶材料和第二三元单晶材料的表层浆料施加在所述基体层背离所述正极集流体的一侧上，以便在所述基体层上形成表层，得到正极极片。进一步地，表层浆料还包括第二导电剂，其中，所述第二导电剂包括纳米颗粒导电剂、一维导电剂和二维导电剂中的至少之一。需要说明的是，上述针对第二三元多晶材料、第二三元单晶材料、第二导电剂以及表层所描述的特征和优点同样适用于该步骤，此处不再赘述。
由此，采用该方法可以制备得到上述在辊压过程不易开裂且具有较高的压实密度和容量的正极极片，循环过程中开裂现象也能得到缓解，从而提高锂电池的循环性能和倍率性能。需要说明的是，上述表层浆料和基体浆料中除包括正极活性材料和导电剂外，还含有粘结剂和溶剂，并且本领域技术人员根据实际需要对粘结层和溶剂的具体类型进行选择，同时上述针对正极极片所描述的特征和优点同样适用于该制备正极极片的方法，此处不再赘述。
在本申请的第三个方面，本申请提出了一种锂电池。根据本申请的实施例，所述锂电池具有上述的正极极片或采用上述的方法得到的正极极片。由此，该锂电池具有优异的循环性能和倍率性能。需要说明的是，上述针对正极极片及其制备方法所描述的特征和优点同样适用于该锂电池，此处不再赘述。
在本申请的第四个方面，本申请提出了一种车辆。根据本申请的实施例，所述车辆具有上述的锂电池。由此，该车辆具有优异安全性能和续航性能，提高用户体验。需要说明的是，上述针对锂电池描述的特征和优点同样适用于该车辆，此处不再赘述。
下面参考具体实施例，对本申请进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本申请。
制备锂电池的一般方法：
(1)制备正极极片：将正极活性材料、第一导电剂和粘结剂与NMP混合均匀制备得到基体浆料；将正极活性材料、第二导电剂和粘结剂与NMP混合均匀制备得到表层浆料，使用双层涂布机，将基体浆料涂敷在正极集流体铝箔上，将基体浆料涂敷在基体层表面，经烘干后进行热辊压和模切，得到正极极片；
(2)制备负极极片：将负极(石墨)、导电剂(乙炔黑)和粘结剂(PVDF)与NMP混合均匀(负极、导电剂和粘结剂的质量比为96:2:2)，制备得到负极浆料，然后将负极浆料涂敷在负极集流体铜箔上，烘干后进行热辊压和模切，得到负极极片；
(3)将正极极片和负极极片和隔膜(PE)以叠片的方式组成级组，装入铝塑膜后封装并烘干，注入电解液(商用1mol/L LiPF6/EC/DMC/EMC/添加剂)，化成后得到锂电池。
实施例1-15和对比例1-10参考上述方法制备锂电池，并且正极极片中基体层各参数如表1所示，表层各参数如表2所示。
表1实施例1-15和对比例1-10中制备锂电池中基体层的各参数
表2实施例1-15和对比例1-10中制备锂电池的表层的各参数
对实施例1-15以及对比例1-10所得正极极片的辊压开裂情况、容量、压实密度以及锂电池循环性能、循环产气性能、高温存储产气性能以及放电倍率性能进行评价，结果如表3-4所示。
评级方法：
正极极片克容量：在2.5-4.2V的电压范围之间，对锂电池以0.2C恒流充电至4.2V，再以0.2C恒流放电至2.5V，记录正极极片的克容量，结果如表3所示。
锂电池循环性能：在25C下对锂电池进行0.5C/0.5C循环测试，电压范围为2.5-4.2V，记录300圈循环后电池的容量保持率，结果如表3所示。
锂电池循环产气：在25C下对锂电池进行0.5C/0.5C循环测试，电压范围为2.5-4.2V，记录300圈循环后电池的产气情况，结果如表3所示。
锂电池高温储存产气：对电池以0.2C恒流充电至4.2V，然后放在70℃下保温，同时记录锂电池开始产气时间，结果如表3所示。
锂电池放电倍率性能：在25C下对锂电池进行不同倍率放电的测试，电压范围为2.5-4.2V，充电时先0.5C恒流充电至4.25V，再以不同的倍率0.5C/1C/2C/5C倍率放电，记录放电能力，结果如表4所示。
表3实施例1-15和对比例1-10的正极极片的辊压开裂情况、压实密度、克容量和锂电池循环性能、产气性能、高温存储产气性能
表4实施例1-15和对比例1-10的锂电池在不同倍率下的容量保持率
结论：由以上实验结果可知，本实验实施例中经过设计的层级电极片具有更高的克容量、容量保持率、改善的高温存储产气、以及更高的倍率性能。比如：实施例1和对比例1、对比例2，同样的实验条件下，实施例1设计的层级电极片相较对比例1和2的纯三元多晶材料的电极片具有更高的循环寿命和改善的存储产气。实施例1和对比例3相比，同样的实验条件下，实施例1的层级电极片相较对比例3的纯三元单晶材料的电极片具有更高的克容量和倍率性能。实施例1和对比例4，同样的实验条件下，实施例1设计的上下层级都采用掺混的级片具有更高的容量，改善的产气，更高的容量保持率和更高的倍率性能。实施例1和对比例5，同样的实验条件下，实施例1设计的层级电极片比上下层都采用炭黑为导电剂的级片具有改善的产气现象和容量保持率。
综上，本申请设计的级片通过上下层掺混设计和导电剂种类/含量的调整从而改善电池的容量和倍率，同时还可提高其循环寿命和改善产气的问题。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (33)
1.一种正极极片，其特征在于，包括：
正极集流体；
基体层，所述基体层形成在所述正极集流体上，并且所述基体层包括第一三元多晶材料和第一三元单晶材料，基于所述第一三元多晶材料和所述第一三元单晶材料的总质量，所述第一三元多晶材料占比≥60％；
表层，所述表层形成在所述基体层背离所述正极集流体的一侧上，并且所述表层包括第二三元多晶材料和第二三元单晶材料，基于所述第二三元多晶材料和所述第二三元单晶材料的总质量，所述第二三元单晶材料占比≥60％。
2.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述第一三元多晶材料的化学式为LiNix1Coy1M1-x1-y1O2，其中，M为Mn或Al，x1≥0.6，0≤y1≤0.4。
3.根据权利要求2所述的正极极片，其特征在于，x1为0.8～0.95。
4.根据权利要求2所述的正极极片，其特征在于，所述第一三元单晶材料的化学式为LiNix2Coy2M1-x2-y2O2，其中，M为Mn或Al，x2≥0.6，0≤y2≤0.4。
5.根据权利要求4所述的正极极片，其特征在于，x2为0.8～0.95。
6.根据权利要求5所述的正极极片，其特征在于，x1≤x2≤110％x1。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的正极极片，其特征在于，所述第一三元多晶材料的粒径为7μm～15μm。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的正极极片，其特征在于，所述第一三元单晶材料的粒径为1.5μm～5.5μm。
9.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述基体层的厚度与所述正极极片的厚度比为(0.5～0.9)：1。
10.根据权利要求6所述的正极极片，其特征在于，所述第二三元多晶材料的化学式为LiNia1Cob1M1-a1-b1O2，其中，M为Mn或Al，a1≥0.5，0≤b1≤0.5。
11.根据权利要求10所述的正极极片，其特征在于，所述第二三元单晶材料的化学式为LiNia2Cob2M1-a2-b2O2，其中，M为Mn或Al，a2≥0.5，0≤b2≤0.5。
12.根据权利要求11所述的正极极片，其特征在于，a1≤a2≤110％a1。
13.根据权利要求10-12中任一项所述的正极极片，其特征在于，所述第二三元多晶材料的粒径为7μm～15μm。
14.根据权利要求10-12中任一项所述的正极极片，其特征在于，所述第二三元单晶材料的粒径为1.5μm～5.5μm。
15.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述表层的厚度与所述正极极片的厚度比为(0.1～0.5)：1。
16.根据权利要求1或15所述的正极极片，其特征在于，所述表层的厚度与所述正极极片的厚度比为(0.15～0.35)：1。
17.根据权利要求11或12所述的正极极片，其特征在于，x1+X2≥a1+a2。
18.根据权利要求11或12所述的正极极片，其特征在于，所述第一三元多晶材料和/或所述第一三元单晶材料和/或所述第二三元多晶材料和/或所述第二三元单晶材料中包括掺杂元素，其中，所述掺杂元素选自Li、Mg、Zn、Cu、Al、Fe、Cr、Sr、Zr、Mo、V、W、Ta、Y、La和Ti中的一种或多种。
19.根据权利要求18所述的正极极片，其特征在于，所述第一三元多晶材料中掺杂元素掺杂量占所述第一三元多晶材料中Ni、Co和M总摩尔量的0.05％～1.5％；和/或
所述第一三元单晶材料中掺杂元素掺杂量占所述第一三元单晶材料中Ni、Co和M总摩尔量的0.05％～1.5％；和/或
所述第二三元多晶材料中掺杂元素掺杂量占所述第二三元多晶材料中Ni、Co和M总摩尔量的0.05％～1.5％；和/或
所述第二三元单晶材料中掺杂元素掺杂量占所述第二三元单晶晶材料中Ni、Co和M总摩尔量的0.05％～1.5％。
20.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述第一三元多晶材料和/或所述第一三元单晶材料和/或所述第二三元多晶材料和/或所述第二三元单晶材料表面形成有包覆层，所述包覆层包括金属氧化物、碳和导电高分子中的至少之一。
21.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述基体层中还包括第一导电剂，其中，所述第一导电剂包括二维导电剂和三维导电剂中的至少之一。
22.根据权利要求21所述的正极极片，其特征在于，所述第一导电剂占所述基体层总质量的2.5％～10％。
23.根据权利要求21所述的正极极片，其特征在于，所述第一导电剂占所述基体层总质量的2.8％～5％。
24.根据权利要求21-23中任一项所述的正极极片，其特征在于，所述表层中还包括第二导电剂，其中，所述第二导电剂包括一维导电剂、二维导电剂和三维导电剂中的至少之一。
25.根据权利要求24所述的正极极片，其特征在于，所述第二导电剂占所述表层总质量的0.5％～5％。
26.根据权利要求25所述的正极极片，其特征在于，所述第二导电剂占所述表层总质量的2.5％～3.8％。
27.根据权利要求25或26所述的正极极片，其特征在于，所述表层中所述第二导电剂的质量含量不高于所述基体层中第一导电剂的质量含量。
28.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述正极极片的压实密度达3.35g/cm3～3.75g/cm3。
29.一种制备权利要求1-28中任一项所述的正极极片的方法，其特征在于，包括：
(1)将包括第一三元多晶材料和第一三元单晶材料的基体浆料施加在正极集流体上，以便在所述正极集流体上形成基体层；
(2)将包括第二三元多晶材料和第二三元单晶材料的表层浆料施加在所述基体层背离所述正极集流体的一侧上，以便得到正极极片。
30.根据权利要求29所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述基体浆料还包括第一导电剂，其中，所述第一导电剂包括一维导电剂和二维导电剂中的至少之一。
31.根据权利要求29所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述表层浆料还包括第二导电剂，其中，所述第二导电剂包括纳米颗粒导电剂、一维导电剂和二维导电剂中的至少之一。
32.一种锂电池，其特征在于，所述锂电池具有权利要求1-28中任一项所述的正极极片或采用权利要求29-32中任一项所述的方法得到的正极极片。
33.一种车辆，其特征在于，所述车辆具有权利要求32所述的锂电池。
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|---|---|---|---|---|
| CN116960364A (zh) * | 2023-09-21 | 2023-10-27 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 正极集流体、正极极片、电池单体、电池和用电装置 |
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