CN116885097A - 正极片及其制备方法、电池 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种正极片及其制备方法、电池。正极片包括正极集流体，正极集流体的表面具有极耳区和涂覆区，极耳区用以设置正极耳，涂覆区涂覆有正极活性涂层；正极活性涂层包括正极活性物质，正极活性物质包括第一活性颗粒及第二活性颗粒，第一活性颗粒与第二活性颗粒为同一种正极活性材料且第一活性颗粒的粒径大于第二活性颗粒的粒径；其中，正极活性涂层中第一活性颗粒的质量含量沿远离极耳区的方向逐渐升高，第二活性颗粒的质量含量沿远离极耳区的方向逐渐降低。本申请提供的正极片及其制备方法、电池，有效降低正极片的温度，减小电池热失控风险，提高正极片的循环稳定性，延长电池使用寿命，提高电池使用性能及安全性。

Description

正极片及其制备方法、电池
技术领域
本申请涉及电池技术领域，尤其涉及正极片及其制备方法、电池。
背景技术
在新能源汽车、储能等领域中，锂离子电池需要在大电流充电、大电流放电等工况下使用，对锂离子电池的能量密度、倍率、循环等性能提出了更高的要求。大倍率电池持续充放电时，电池极化和阻抗大，导致电池容量衰减快，使用寿命短，此外，电池产热严重，热量易聚集，热失控风险高。尤其在正极片上靠近极耳的区域，升温明显，温度较高，容易导致局部温度过高，使得锂离子电池的热失控风险进一步增加，影响电池性能和安全性能。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提出一种正极片及其制备方法、电池，用以解决上述技术问题。
本申请的第一方面，提供了一种正极片，包括正极集流体，所述正极集流体的表面具有极耳区和涂覆区，所述极耳区用以设置正极耳，所述涂覆区涂覆有正极活性涂层；
所述正极活性涂层包括正极活性物质，所述正极活性物质包括第一活性颗粒及第二活性颗粒，所述第一活性颗粒与所述第二活性颗粒为同一种正极活性材料且第一活性颗粒的粒径大于所述第二活性颗粒的粒径；
其中，所述正极活性涂层中所述第一活性颗粒的质量含量沿远离所述极耳区的方向逐渐升高，所述第二活性颗粒的质量含量沿远离所述极耳区的方向逐渐降低。
进一步地，所述正极活性涂层沿远离所述极耳区的方向被划分为n个涂覆层，2≤n≤10，且n为整数，靠近所述极耳区的所述涂覆层中第一活性颗粒的质量含量低于远离所述极耳区的所述涂覆层中的第一活性颗粒的质量含量，靠近所述极耳区的所述涂覆层中第二活性颗粒的质量含量高于远离所述极耳区的所述涂覆层中的第二活性颗粒的质量含量。
进一步地，沿远离所述极耳区的方向，所述n个涂覆层各层对应的所述正极活性物质中所述第一活性颗粒与所述第二活性颗粒的质量百分比分别为X1：1-X1、X2：1-X2、……、Xn：1-Xn，其中0.1≤X1＜X2＜……＜Xn≤0.9，Xn表示第n个涂覆层的所述第一活性颗粒的质量占比，1-Xn表示第n个涂覆层的所述第二活性颗粒的质量占比。
进一步地，所述0.2≤X1≤0.8，且0.5≤Xn≤0.9。
进一步地，所述正极活性涂层还包括导电剂、粘结剂和固态电解质，所述正极活性物质、所述导电剂、所述粘结剂与所述固态电解质的质量百分比为Z：Y：W：1-Z-Y-W，0.8≤Z≤0.98，0.005≤Y≤0.05，0.005≤W≤0.05。
进一步地，所述正极活性涂层中所述导电剂和/或所述固态电解质的质量含量沿远离所述极耳区的方向降低；
其中，所述固态电解质包括氧化物固态电解质、LiPON、Li3N中的至少一种，所述氧化物固态电解质包括石榴石型、钙钛矿型/>、NaSICON型/>、NaSICON型/>中的至少一种，其中0≤a＜3，0≤b＜2，M选自Ge或Al，N选自Nb、Ta、Te或W，0<y≤0.167，0＜γ＜2，0＜δ＜2；
所述导电剂包括炭黑导电剂、石墨导电剂、碳纳米管、石墨烯、导电高分子中的至少一种。
进一步地，所述第一活性颗粒及所述第二活性颗粒均为磷酸铁锂材料、磷酸锰铁锂材料或三元材料，所述三元材料包括镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂中至少一种；
和/或，所述第一活性颗粒的中值粒径D50为：1μm ≤D50≤15μm，所述第二活性颗粒的中值粒径D50为0.1μm ≤D50≤5μm。
本申请的第二方面，提供了一种制备上述第一方面所述的正极片的制备方法，包括：
活性浆料制备步骤，将所述第一活性颗粒与所述第二活性颗粒混合得到正极活性浆料；
涂覆步骤，将所述正极活性浆料涂覆在所述涂覆区，得到所述正极活性涂层；其中，所述正极活性涂层中第一活性颗粒的质量含量沿远离所述极耳区的方向逐渐升高，所述第二活性颗粒的质量含量沿远离所述极耳区的方向逐渐降低；
烘干碾压步骤，将经所述涂覆步骤得到的产物进行烘干并碾压，烘干温度为80℃-120℃，烘干时间为5-20 min，得到所述正极片。
进一步地，所述将所述第一活性颗粒与所述第二活性颗粒混合得到正极活性浆料包括：
将所述第一活性颗粒与所述第二活性颗粒分别按照多个预设质量百分比混合，得到n份质量百分比不同的正极活性浆料，其中2≤n≤10，且n为整数；
执行所述涂覆步骤之前，还包括：将所述涂覆区划分为n个待涂区；
所述将所述正极活性浆料涂覆在所述涂覆区，得到所述正极活性涂层包括：
将n份质量百分比不同的活性浆料分别涂覆在所述n个待涂区，得到对应的n个涂覆层，所述n个涂覆层组成所述正极活性涂层；其中，靠近所述极耳区的所述涂覆层中第一活性颗粒的质量含量低于远离所述极耳区的所述涂覆层中的第一活性颗粒的质量含量，靠近所述极耳区的所述涂覆层中第二活性颗粒的质量含量高于远离所述极耳区的所述涂覆层中的第二活性颗粒的质量含量。
本申请的第三方面，提供了一种电池，包括如上述第一方面所述的正极片。
从上面所述可以看出，本申请提供了一种正极片及其制备方法、电池，正极片上的正极活性物质包括粒径大小不同的第一活性颗粒及第二活性颗粒，大粒径的第一活性颗粒的质量含量沿远离极耳区的方向逐渐升高，小粒径第二活性颗粒的质量含量沿远离极耳区的方向逐渐降低，大粒径的第一活性颗粒导电性能较差、锂离子扩散距离长、阻抗大，但循环稳定性好，小粒径的第二活性颗粒导电性能较好、锂离子扩散距离短、阻抗小，但循环稳定性较差，可以使得正极片上正极耳附近区域的导电子能力及锂离子传输能力均比远离正极耳的区域好，在充放电过程中可以使得电子或锂离子快速地通过正极耳附近的区域，从而解决正极片上正极耳附近区域的离子浓差极化大、阻抗大的问题，由此降低正极耳附近区域的温度，进而降低正极片的温度，平衡整个正极片的温度，避免局部温差过大的问题。可见，本申请在降低正极片正极耳附近区域的温度、平衡并降低整个正极片温度的同时，能够保持正极片具有较好地的循环稳定性及长期稳定性，应用至电池中时，可以使得电池在使用过程中不易发生热聚集，热失控风险低，使用寿命长且安全性高。
附图说明
为了更清楚地说明本申请或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例中正极片的其中一种示意图；
图2为本申请实施例中正极片的另一种示意图；
图3为本申请实施例2、4及对比例1、2不同循环次数的容量保持率曲线图；
图4为本申请实施例中实施例1~4及对比例1~3充放电过程中正极耳处的温度变化曲线图。
附图标记说明：1-正极耳；2-正极活性涂层。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本申请进一步详细说明。
需要说明的是，除非另外定义，本申请实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
随着锂离子电池技术的快速发展，新能源汽车、储能等领域中，锂离子电池需要在大电流充电、大电流放电等工况下使用，对锂离子电池的能量密度、倍率、循环等性能提出了更高的要求。现有的锂离子电池，由于其锂离子和电子电导率较低，大电流持续充放电时，电池极化和阻抗大，导致电池容量衰减快，使用寿命短，此外，电池产热严重，热量易聚集，热失控风险较高。
锂离子电池在充放电过程中，伴随着锂离子和电子的迁移和嵌入，这个过程中，通常会导致锂离子电池的正、负极温度升高。现有锂离子电池的负极通常为石墨，正极的极片上涂覆正极活性材料，石墨的层间为二维通道嵌入，正极活性材料的电子、离子导电性均较石墨差。因此在充放电过程中，锂离子电池正极的极片上产热较严重，热量易聚集，热失控风险高。在此基础上，由于充放电中电子、离子均要通过极耳导出或导入，因此正极的极片上靠近极耳的区域的电流密度明显高于远离极耳侧的电流密度，极化和阻抗大，从而导致靠近极耳的区域温度升高明显，温度较高，进而影响电池的使用性能和安全性能。
基于上述情况，本申请提供了一种正极片，包括正极集流体，所述正极集流体的表面具有极耳区和涂覆区，所述极耳区用以设置正极耳1，所述涂覆区涂覆有正极活性涂层2；
所述正极活性涂层2包括正极活性物质，所述正极活性物质包括第一活性颗粒及第二活性颗粒，所述第一活性颗粒与所述第二活性颗粒为同一种正极活性材料且第一活性颗粒的粒径大于所述第二活性颗粒的粒径；
其中，所述正极活性涂层2中所述第一活性颗粒的质量含量沿远离所述极耳区的方向逐渐升高，所述第二活性颗粒的质量含量沿远离所述极耳区的方向逐渐降低。
正极活性材料的粒径越大，扩散距离越长，导电子和离子性能越差，阻抗越大，产热越多，温度越高，反之粒径越小，扩散距离越短，导电子和离子性能越好，阻抗越小，产热越少，越不容易升温。因此，设置正极耳1附近的区域中大粒径的第一活性颗粒含量较少，而小粒径的第二活性颗粒含量较高，使得正极片上正极耳1附近区域的导电性能及锂离子导电性均比远离正极耳1的区域好，在充放电过程中电子或锂离子可以快速地通过正极耳1附近的区域，从而解决正极片上正极耳1附近区域的极化、阻抗大的问题，由此降低正极耳1附近区域的温度，进而降低正极片的温度，降低电池的热失控风险。由于充放电过程中电子、离子均要通过正极耳1导出或导入，因此正极片上靠近正极耳1的区域载流子浓度高，对扩散速率要求较高，远离正极耳1的区域载流子浓度较低，对扩散速率要求较低，因此靠近正极耳1的区域设置更多的小粒径第二活性颗粒，远离正极耳1的区域设置更多的大粒径第一活性颗粒，使得正极片各处的扩散速率能够满足要求，从而平衡整个正极片的温度，有效避免局部温差过大的问题。同时，小粒径的正极活性材料的比表面积高，容易与电解液发生副反应，循环稳定性较差，而大粒径的正极活性材料循环稳定性好，因此在远离正极耳1的区域设置较多的大粒径的第一活性颗粒，可以有效确保正极片具有较好地循环稳定性。此外，本申请中第一活性颗粒与第二活性颗粒均采用同一种正极活性材料，不会产生交叉污染，更容易加工制造，生产过程更可控，性能更稳定。若采用两种不同的正极活性材料，可能会导致交叉污染，两种正极活性材料在充放电过程中的性能表现或多或少存在一定差异，容易使得正极片的性能一致性较差。可见，本申请可以在降低正极片正极耳1附近区域的温度、平衡并降低整个正极片温度的同时，保持正极片具有较好地的循环稳定性及长期稳定性，制得的电池在使用过程中不易发生热聚集，热失控风险低，使用寿命长、性能好且安全性高。需要说明地是，本申请所述的第一活性颗粒或第二活性颗粒的粒径，均为一次粒子粒径。
在一些实施例中，如图1~2所示，所述正极活性涂层2沿远离所述极耳区的方向被划分为n个涂覆层，2≤n≤10，且n为整数，靠近所述极耳区的所述涂覆层中第一活性颗粒的质量含量低于远离所述极耳区的所述涂覆层中的第一活性颗粒的质量含量，靠近所述极耳区的所述涂覆层中第二活性颗粒的质量含量高于远离所述极耳区的所述涂覆层中的第二活性颗粒的质量含量。
将正极活性涂层2沿远离极耳区的方向划分为n个涂覆层，各涂覆层沿远离极耳区的方向依次可使用A1、A2、……An进行表示，每个涂覆层中第一活性颗粒与第二活性颗粒的质量含量与其他的不同，多个涂覆层上的第一活性颗粒的质量含量及第二活性颗粒的质量含量形成质量含量梯度，靠近极耳区的涂覆层的第一活性颗粒的质量含量低，第二活性颗粒的质量含量高，远离极耳区的涂覆层的第一活性颗粒的质量含量高，第二活性颗粒的质量含量低，满足正极片上不同区域对扩散率的需求，利于载流子扩散，从而降低正极耳1附近区域的温度、平衡整个正极片的温度，同时又可确保正极活性涂层2中含有足够多的大粒径的第一活性颗粒，提高正极片的循环稳定性，进而延长正极片及电池使用寿命。可选地，涂覆层的具体数量可以根据实际情况设置为2、3、4、5、6、7、8、9或10层等，具体不做限制。
在充放电过程中，正极片上沿远离极耳区方向，载流子的浓度通常是降低的，当载流子浓度高时，对正极片的扩散速率的要求就高，当载流子浓度低时，则对正极片扩散速率的要求就低，若维持正极片上扩散速率的变化趋势与载流子的浓度变化趋势保持接近，能够起到更好地降低正极片温度、维持温度平衡的效果。因此，当正极活性涂层2被划分的涂覆层的数量越多时，第一活性颗粒及第二活性颗粒的质量含量变化可以设置更多地梯度，相应地扩散速率的变化也较为均匀，可以更好地降低正极耳1附近的温度并更好地平衡正极片各处的温度。然而，当划分的涂覆层越多时，对加工的精度要求则更高，加工越困难，生产成本越高，且划分涂覆层数量过多时，效果提升也并不明显。因此，本申请综合考虑设置n在2到10之间，容易生产、制造，生产成本较低，同时又能产生较好的降温和平衡温度的效果。
在一些实施例中，如图1所示，可以沿正极集流体的长度方向将所述正极活性涂层2划分为n个涂覆层，也可以如图2所示，沿正极集流体的宽度方向将所述正极活性涂层2划分为n个涂覆层，具体不做限制。可以均匀地将正极活性涂层2划分为n个涂覆层，也可以是非均匀地划分，即各个涂覆层的尺寸可以相同，也可以不同，具体不做限制。
在一些实施例中，n的取值可以参考正极片的尺寸进行设置，例如正极片的尺寸较大时，可将正极活性涂层2划分为更多个涂覆层，若正极片的尺寸较小，则可少划分几个涂覆层。举例而言，若正极片的尺寸为60mmX143mm，那么可将其划分为2~3个涂覆层，若正极片的尺寸为80mmX360mm，那么可将其划分为4~5个涂覆层，具体划分的涂覆层的个数，可以根据实际需求进行确定，具体不做限制。
在一些实施例中，沿远离所述极耳区的方向，所述n个涂覆层各层对应的所述正极活性物质中所述第一活性颗粒与所述第二活性颗粒的质量百分比分别为X1：1-X1、X2：1-X2、……、Xn：1-Xn，其中0.1≤X1＜X2＜……＜Xn≤0.9，Xn表示第n个涂覆层的所述第一活性颗粒的质量占比，1-Xn表示第n个涂覆层的所述第二活性颗粒的质量占比。
具体地，第一活性颗粒的质量占比=第一活性颗粒的质量/第一活性颗粒及第二活性颗粒的总质量，第二活性颗粒的质量占比=1-第一活性颗粒的质量占比=第二活性颗粒的质量/第一活性颗粒及第二活性颗粒的总质量。
大粒径的第一活性颗粒的循环稳定性较好，小粒径的第二活性颗粒的锂离子扩散性距离短，阻抗小，温升较低。本申请中，沿远离极耳区的方向，第一活性颗粒的质量占比在0.1到0.9之间逐步递增，例如当设置2个涂覆层时，各层第一活性颗粒的质量占比可以分别是0.4、0.6，也可以分别是0.1、0.3，也可以分别是0.1、0.5，也可以分别是0.2、0.5，也可以分别是0.3、0.6，也可以分别是0.4、0.8，也可以分别是0.6、0.8，也可以分别是0.7、0.9，当设置5个涂覆层时，各层第一活性颗粒的质量占比可以分别是0.1、0.3、0.5、0.7、0.8，也可以分别是0.2、0.4、0.5、0.6、0.7，也可以分别是0.4、0.5、0.6、0.7、0.8，也可以分别是0.5、0.55、0.65、0.75、0.85等，当设置10个涂覆层时，各层第一活性颗粒的质量占比可以分别是0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.55、0.6、0.7、0.8、0.9等，也可以分别是0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9，也可以分别是0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.7、0.8、0.9等，也可以是其他未列出的数值，具体不做限制；第二活性颗粒的质量占比在0.9到0.1之间逐步递减，由此降低正极耳1附近的温度、均衡正极片各处的温度，同时保证正极片具有较好的循环稳定性及较高的能量密度。
在一些实施例中，所述0.2≤X1≤0.8，且0.5≤Xn≤0.9。大粒径的第一活性颗粒的质量占比越小，小粒径的第二活性颗粒的质量占比越大，阻抗越小，越有利于降低正极耳1附近的温度，但正极片的循环稳定性将有所降低。为了更好地发挥各自的优势，在降低正极片温度的同时，又能使得正极片保持良好的稳定性，各个涂覆层的第一活性颗粒与第二活性颗粒的质量百分比尤为重要。因此，综合平衡降低正极耳1处的温度及正极片的循环稳定性的要求，控制第一个涂覆层的正极活性物质中的第一活性颗粒的质量占比在02~0.8之间（即0.2≤X1≤0.8），且最后一层的涂覆层的正极活性物质中的第一活性颗粒的质量占比在0.5~0.9之间（即0.5≤Xn≤0.9），由此控制第一活性颗粒与第二活性颗粒的质量含量，同时控制涂覆层之间的质量含量的变化梯度，确保每一个涂覆层的第一活性颗粒与第二活性颗粒的质量占比能保持在一个较为合适的范围，进而更好地平衡降低正极耳1附近区域的温度及循环稳定性之间的关系，实现降低正极耳1附近区域温度及平衡正极片各处温度的同时，使得正极片能保持良好的循环稳定性，延长正极片使用寿命。
在一些实施例中，所述正极活性涂层还包括导电剂、粘结剂和固态电解质，所述正极活性涂层中所述正极活性物质、所述导电剂、所述粘结剂与所述固态电解质的质量百分比为Z：Y：W：1-Z-Y-W，0.8≤Z≤0.98，0.005≤Y≤0.05，0.005≤W≤0.05。
导电剂的加入，能够增加正极活性物质间的导电接触，提高电子电导率，即在正极活性物质之间、正极活性物质与正极集流体之间收集微电流，以减小电极内部的接触电阻、加速电子的移动速度。
固态电解质的加入，能够增加正极活性物质之间、正极活性物质与电解液之间的锂离子传输能力。锂离子在正极活性物质间传导时，通常难以直接在固相的正极活性物质之间传导，而是需要先从固相的正极活性物质中传导到电解液，再从电解液传导到固相正极活性物质的其他颗粒，从而实现正极活性物质之间的锂离子传导。固态电解质的加入，使得固相的正极活性物质之间可以经固态电解质直接进行传导，即从固相的正极活性物质传导到固态电解质，再由固态电解质传导到固相正极活性物质的其他颗粒，增加了固相正极活性物质之间的锂离子传导路径，从而有效增加锂离子传输能力。同时，固态电解质可以进一步增加固相正极活性物质与电解液之间的锂离子传导能力，进一步增加锂离子传输能力。
粘结剂作为非活性材料，用以将正极活性涂层2中的其他组分粘接在一起，并进一步使得正极活性涂层可以有效粘连在正极集流体的表面。
在正极活性涂层2的各个涂覆层中，粘结剂、导电剂或固态电解质的质量含量可以相同也可以不同，可以是沿远离极耳区的方向降低，也可以是沿远离所述极耳区的方向增加，可以是规则的变化，也可以是不规则的变化，具体不做限制。可选的，正极活性物质的质量占比可以是0.8、0.81、0.82、0.83、0.84、0.85、0.86、0.87、0.88、0.89、0.9、0.91、0.92、0.93、0.94、0.95、0.96、0.97、0.98等，也可以是其他未列出的值，具体不做限制。可选的，导电剂的质量占比可以是0.005、0.006、0.007、0.008、0.009、0.01、0.015、0.02、0.025、0.03、0.035、0.04、0.045、0.05等，也可以是其他未列出的值，具体不做限制。可选的，粘结剂的质量占比可以是0.005、0.006、0.007、0.008、0.009、0.01、0.015、0.02、0.025、0.03、0.035、0.04、0.045、0.05等，也可以是其他未列出的值，具体不做限制。可选的，固态电解质的质量占比可以是0.005、0.006、0.007、0.008、0.009、0.01、0.015、0.02、0.025、0.03、0.035、0.04、0.045、0.05等，也可以是其他未列出的值，具体不做限制。
在一些实施例中，所述正极活性涂层中所述导电剂和/或所述固态电解质的质量含量沿远离所述极耳区的方向降低；
其中，所述固态电解质包括氧化物固态电解质、LiPON、Li3N中的至少一种，所述氧化物固态电解质包括石榴石型、钙钛矿型/>、NaSICON型/>、NaSICON型/>中的至少一种，其中0≤a＜3，0≤b＜2，M选自Ge或Al，N选自Nb、Ta、Te或W，0<y≤0.167，0＜γ＜2，0＜δ＜2；
所述导电剂包括炭黑导电剂、石墨导电剂、碳纳米管、石墨烯、导电高分子中的至少一种。
在正极活性涂层2中，设置靠近极耳区的导电剂质量含量高于远离极耳区的区域，使得极耳区附近的电子导电率高于远离极耳区附近的电子导电率，能满足极耳区附近对高电子导电率的需求，相较于不含导电剂或导电剂质量含量没有变化的情况，能够进一步降低极耳区附近区域的温度。在正极活性涂层2中，设置靠近极耳区的固态电解质的质量含量高于远离极耳区的区域，使得极耳区附近的锂离子传输能力高于远离极耳区附近的锂离子传输能力，相较于不含固态电解质或固态电解质质量含量没有变化时的情况，能进一步降低极耳区附近区域的温度。具体地，正极活性涂层2中导电剂与固态电解质的质量含量可以均是沿远离极耳区的方向降低，也可以是其中一个降低，另一个保持不变，具体不做限制。当正极活性涂层2被划分为n个涂覆层时，n个涂覆层中的导电剂可以为同一物质，也可以为不同物质，相应地，n个涂覆层中的固态电解质可以为同一物质，也可以为不同物质，具体不做限制。
可选地，粘结剂包括聚偏二氟乙烯（PVDF）、聚丙烯腈（PAN）中至少一种，正极集流体包括铝箔、涂炭铝箔、复合铝箔中的至少一种，其他可用做导电剂、粘结剂、固态电解质、正极集流体的材料也可应用于本申请，具体不做限制。
在一些实施例中，各个涂覆层中所述正极活性物质的质量占比可以相同，也可不同，具体不做限制。正极活性物质的质量占比=（第一活性颗粒的质量+第二活性颗粒的质量）/（正极活性物质、导电剂、粘结剂及固态电解质的总质量）。
在一些实施例中，所述第一活性颗粒及所述第二活性颗粒均为磷酸铁锂材料、磷酸锰铁锂材料、三元材料，所述三元材料包括镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂中至少一种。
磷酸铁锂材料是一种具有橄榄石结构的锂离子电池正极活性材料，具有较高的热稳定性，使用寿命长、安全性好、成本低；磷酸锰铁锂材料稳定性高，不易发生结构崩塌，安全性能好；三元材料能量密度高、循环性能好、寿命较长。在实际应用中，可以根据具体性能要求，选择磷酸铁锂材料或磷酸锰铁锂材料或三元材料作为第一活性颗粒及第二活性颗粒的材料，具体不做限制。镍钴锰酸锂和镍钴铝酸锂具有容量高、充放电压宽等特点，在实际应用中可以根据具体需求确定具体使用何种三元材料，具体不做限制。
在一些实施例中，所述第一活性颗粒的中值粒径D50为：1μm ≤D50≤15μm，所述第二活性颗粒的中值粒径D50为0.1μm ≤D50≤5μm。
可选地，第一活性颗粒的中值粒径D50可以为1μm 、3μm、5μm、8μm、10μm、12μm、13μm、15μm等，第二活性颗粒的中值粒径D50可以为0.1μm、0.3μm、0.5μm、1μm、2μm、3μm、4μm、5μm等，也可以是其他为列出的数值，具体不做限制。通过调整粒径不同的第一活性颗粒及第二活性颗粒的质量含量，来适应正极片上各处的扩散要求。正极活性材料的粒径越大，扩散速率距离越长，阻抗越大，升温越快，反之，则扩散距离越短，阻抗越小，温度变化越小。因此，当第一活性颗粒及第二活性颗粒的粒径差值过大时，两者之间的阻抗、扩散速率将出现明显差距，容易导致两者的温度变化差异较大，从而容易导致局部较大温差的出现，进而影响正极片的使用性能。因此，本申请中限制第一活性颗粒的中值粒径D50在1μm与15μm之间（即1μm ≤D50≤15μm），第二活性颗粒的中值粒径D50在0.1μm与5μm之间（即0.1μm ≤D50≤5μm），从而更好地平衡正极片的性能。
在一些实施例中，所述正极活性涂层2的涂覆密度为50g/m2~500g/m2，如80 g/m2、90 g/m2、100 g/m2、150 g/m2、200 g/m2、260 g/m2、300 g/m2、405 g/m2或480 g/m2等，所述涂覆区处的所述正极片的厚度为25μm~500μm，如30μm、50μm、100μm、150μm、200μm、260μm、305μm、350μm或450μm等。优选地，正极活性涂层2的涂覆密度为150g/m2~400g/m2，所述涂覆区处的所述正极片的厚度为100μm~300μm。当涂覆密度太低、太薄时，电池能量密度较低，且对生产加工的精度要求高，容易造成加工困难；当正极片的厚度太厚时，离子传输距离增长，离子浓差大、极化大，循环性能和倍率性能都会比较差。因此将涂覆密度设置在50g/m2~500g/m2之间，涂覆区正极片的厚度设置在25μm~500μm之间，对加工的精度要求较低，容易加工，利于推广应用，同时能满足正极片的性能要求。
本申请的一些实施例中提供了一种正极片的制备方法，包括：
活性浆料制备步骤，将所述第一活性颗粒与所述第二活性颗粒混合得到正极活性浆料；
涂覆步骤，将所述正极活性浆料涂覆在所述涂覆区，得到所述正极活性涂层2；其中，所述正极活性涂层2中第一活性颗粒的质量含量沿远离所述极耳区的方向逐渐升高，所述第二活性颗粒的质量含量沿远离所述极耳区的方向逐渐降低；
烘干碾压步骤，将经所述涂覆步骤得到的产物进行烘干并碾压，烘干温度为80℃-120℃，如烘干温度为85℃、90℃、100℃、105℃或115℃等，烘干时间为5-20 min，如烘干时间为6 min、7 min、8 min、10 min、12 min、15 min或18 min等，得到所述正极片。
通过该方法制得的正极片，能有效降低正极耳1附近区域的温度，平衡正极片各处的温度，同时使得正极片具有较好的循环稳定性，从而有效延长锂电池的使用寿命，减小电池热失控的风险。可选地，在执行涂覆步骤时，可以一次性将正极活性浆料涂覆在涂覆区，也可以分次涂覆，具体不做限制。
在一些实施例中，所述将所述第一活性颗粒与所述第二活性颗粒混合得到正极活性浆料包括：
将所述第一活性颗粒与所述第二活性颗粒分别按照多个预设质量百分比混合，得到n份质量百分比不同的正极活性浆料，其中2≤n≤10，且n为整数；
执行所述涂覆步骤之前，还包括：将所述涂覆区划分为n个待涂区；
所述将所述正极活性浆料涂覆在所述涂覆区，得到所述正极活性涂层2包括：
将n份质量百分比不同的活性浆料分别涂覆在所述n个待涂区，得到对应的n个涂覆层，所述n个涂覆层组成所述正极活性涂层2；其中，靠近所述极耳区的所述涂覆层中第一活性颗粒的质量含量低于远离所述极耳区的所述涂覆层中的第一活性颗粒的质量含量，靠近所述极耳区的所述涂覆层中第二活性颗粒的质量含量高于远离所述极耳区的所述涂覆层中的第二活性颗粒的质量含量。
通过该方法制得的正极片，正极活性涂层2被划分为n个涂覆层，越是靠近正极耳1的涂覆层，小粒径的第二活性颗粒的质量含量越高，离子扩散速率越好，有效降低该区域的极化和阻抗，从而有效降低正极耳1附近区域的温度；远离正极耳1的涂覆层，大粒径的第一活性颗粒的质量含量高，确保正极片具有良好的循环稳定性，提高使用寿命。
在一些实施例中，多个预设质量百分比为X1：1-X1、X2：1-X2、……、Xn：1-Xn，其中0.1≤X1＜X2＜……＜Xn≤0.9，Xn表示第n个涂覆层的所述第一活性颗粒的质量占比，1-Xn表示第n个涂覆层的所述第二活性颗粒的质量占比。
在一些实施例中，所述0.2≤X1≤0.8，且0.5≤Xn≤0.9。
在一些实施例中，所述正极活性浆料中还包括导电剂、粘结剂和固态电解质，所述正极活性浆料中所述正极活性物质、所述导电剂、所述粘结剂与所述固态电解质的质量百分比为Z：Y：W：1-Z-Y-W，0.8≤Z≤0.98，0.005≤Y≤0.05，0.005≤W≤0.05；
所述将所述第一活性颗粒与所述第二活性颗粒混合得到正极活性浆料包括：
将所述第一活性颗粒、所述第二活性颗粒混合、导电剂、粘结剂与固态电解质混合，得到所述正极活性浆料。
在一些实施例中，所述正极活性涂层中所述导电剂和/或所述固态电解质的质量含量沿远离所述极耳区的方向逐渐降低；
其中，所述固态电解质包括氧化物固态电解质、LiPON、Li3N中的至少一种，所述氧化物固态电解质包括石榴石型、钙钛矿型/>、NaSICON型/>、NaSICON型/>中的至少一种，其中0≤a＜3，0≤b＜2，M选自Ge或Al，N选自Nb、Ta、Te或W，0<y≤0.167，0＜γ＜2，0＜δ＜2；
所述导电剂包括炭黑导电剂、石墨导电剂、碳纳米管、石墨烯、导电高分子中的至少一种。
在一些实施例中，所述第一活性颗粒及所述第二活性颗粒均为磷酸铁锂材料、磷酸锰铁锂材料或三元材料，所述三元材料包括镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂中至少一种。
在一些实施例中，所述第一活性颗粒的中值粒径D50为：1μm ≤D50≤15μm，所述第二活性颗粒的中值粒径D50为0.1μm ≤D50≤5μm。
本申请的一些实施例中，提供了一种电池，包括如上任一实施例所述的正极片。应用本申请任一实施例所述的正极片至锂离子电池中，由于正极片不易升温、过热，温度较为平衡、稳定，应用至电池中，电池产热较少，热量不宜聚集，能有效提高电池的使用寿命，不易出现热失控，安全性得到有效提高。
以下通过多个实施例及对比例来进一步验证本申请的技术效果。
以下所有实施例及所有对比例提供的正极片，均包括正极集流体，正极集流体的表面具有极耳区和涂覆区，极耳区用以设置正极耳1，涂覆区涂覆有正极活性涂层2，正极活性涂层2包括正极活性物质、导电剂及粘结剂，其中所有实施例及对比例1~3的正极活性物质均包括第一活性颗粒与第二活性颗粒，对比例4中的正极活性物质只包括第一活性颗粒，对比例5中的正极活性物质只包括第二活性颗粒，第一活性颗粒的中值粒径D50均为1.27μm，第二活性颗粒的中值粒径D50均为0.654μm，第一活性颗粒与第二活性颗粒均为磷酸铁锂，导电剂均为炭黑导电剂，粘结剂均为聚偏二氟乙烯（PVDF），后续不再赘述。
实施例1
本实施例提供的正极片，沿远离极耳区的方向，在正极集流体的长度方向（如图1的划分方向）上将正极活性涂层2划分为2个涂覆层，靠近正极耳1的涂覆层为A1，远离正极耳1的涂覆层为A2；各涂覆层中第一活性颗粒、第二活性颗粒、导电剂、粘结剂的质量比分别为：A1为32：64：2：2，A2为64：32：2：2。分别制备涂覆层A1和涂覆层A2的正极活性浆料，沿远离极耳区的方向依次在尺寸为125mm*56mm的正极集流体表面涂布涂覆层A1和涂覆层A2，A1的尺寸为50mm*56mm，A2的尺寸为75mm*56mm，A1与A2的涂覆面密度均为360g/m2，烘干、碾压后，正极片的实密度为2.3g/cm3。
实施例2
本实施例提供的正极片，正极活性涂层2还包括固态电解质，固态电解质选用（LATP），沿远离极耳区的方向，在正极集流体的长度方向（如图1的划分方向）上将正极活性涂层2沿划分为3个涂覆层，并分别用A1、A2、A3表示；各涂覆层中第一活性颗粒、第二活性颗粒、导电剂、粘结剂、固态电解质的质量比分别为：A1为32：60：3：2：3，A2为48：46：2：2：2；A3为63：32：2：2：1。分别制备涂覆层A1、A2及A3的正极活性浆料，沿远离极耳区的方向依次在尺寸为125mm*56mm的正极集流体表面涂布涂覆层A1、A2及A3，A1的尺寸为40mm*56mm，A2的尺寸为45mm*56mm，A3的尺寸为40mm*56mm，A1、A2和A3的涂覆面密度均为360g/m2，烘干、碾压后，正极片的实密度为2.3g/cm3。
实施例3
本实施例提供的正极片，正极活性涂层2还包括固态电解质，固态电解质选用（LATP），沿远离极耳区的方向，在正极集流体的宽度方向（如图2的划分方向）上将正极活性涂层2划分为2个涂覆层，靠近正极耳1的涂覆层为A1，远离正极耳1的涂覆层为A2；各涂覆层中第一活性颗粒、第二活性颗粒、导电剂、粘结剂、固态电解质的质量比分别为：A1为32：60：3：2：3，A2为64：31：2：2：1。分别制备涂覆层A1和涂覆层A2的正极活性浆料，沿远离极耳区的方向依次在尺寸为125mm*56mm的正极集流体表面涂布涂覆层A1和涂覆层A2，A1的尺寸为125mm*28mm，A2的尺寸为125mm*28mm，A1与A2的涂覆面密度均为360g/m2，烘干、碾压后，正极片的实密度为2.3g/cm3。
实施例4
本实施例提供的正极片，正极活性涂层2还包括固态电解质，固态电解质选用（LATP），沿远离极耳区的方向，在正极集流体的宽度方向（如图2的划分方向）上将正极活性涂层2沿划分为3个涂覆层，分别用A1、A2、A3表示；各涂覆层中第一活性颗粒、第二活性颗粒、导电剂、粘结剂、固态电解质的质量比分别为：A1为32：60：3：2：3，A2为48：46：2：2：2；A3为63：32：2：2：1。分别制备涂覆层A1、A2及A3的正极活性浆料，沿远离极耳区的方向依次在尺寸为125mm*56mm的正极集流体表面涂布涂覆层A1、A2及A3，A1的尺寸为125mm*18mm，A2的尺寸为125mm*20mm，A3的尺寸为125mm*18mm，A1、A2和A3的涂覆面密度均为360g/m2，烘干、碾压后，正极片的实密度为2.3g/cm3。
实施例5
本实施例提供的正极片，正极活性涂层2还包括固态电解质，固态电解质选用（LATP），沿远离极耳区的方向，在正极集流体的宽度方向（如图2的划分方向）上将正极活性涂层2沿划分为3个涂覆层，分别用A1、A2、A3表示；各涂覆层中第一活性颗粒、第二活性颗粒、导电剂、粘结剂、固态电解质的质量比分别为：A1为32：62：2：2：2，A2为48：46：2：2：2；A3为62：32：2：2：2。分别制备涂覆层A1、A2及A3的正极活性浆料，沿远离极耳区的方向依次在尺寸为125mm*56mm的正极集流体表面涂布涂覆层A1、A2及A3，A1的尺寸为125mm*18mm，A2的尺寸为125mm*20mm，A3的尺寸为125mm*18mm，A1、A2和A3的涂覆面密度均为360g/m2，烘干、碾压后，正极片的实密度为2.3g/cm3。
对比例1
本对比例提供的正极片，未对正极活性涂层2划分涂覆层，正极活性涂层2中第一活性颗粒、第二活性颗粒、导电剂、粘结剂的质量比为：32：64：2：2。制备正极活性浆料，并在尺寸为125mm*56mm的正极集流体表面均匀涂布得到正极活性涂层2，正极活性涂层2的涂覆面密度均为360g/m2，烘干、碾压后，正极片的实密度为2.3g/cm3。
对比例2
本对比例提供的正极片，正极活性涂层2还包括固态电解质，固态电解质选用（LATP），正极活性涂层2中第一活性颗粒、第二活性颗粒、导电剂、粘结剂、固态电解质的质量比为：63：32：2：2：1，其余与对比例1均相同，此处不再赘述。
对比例3
本对比例提供的正极片，正极活性涂层2还包括固态电解质，固态电解质选用（LATP），正极活性涂层2中第一活性颗粒、第二活性颗粒、导电剂、粘结剂、固态电解质的质量比为：48：46：2：2：2，其余与对比例1均相同，此处不再赘述。
对比例4
本对比例提供的正极片，未对正极活性涂层2划分涂覆层，正极活性涂层2中第一活性颗粒、导电剂、粘结剂的质量比为：96：2：2，其余与对比例1均相同，此处不再赘述。
对比例5
本对比例提供的正极片，未对正极活性涂层2划分涂覆层，正极活性涂层2中第二活性颗粒、导电剂、粘结剂的质量比为：96：2：2，其余与对比例1均相同，此处不再赘述。
将上述所有实施例及对比例的正极片分别组成软包锂离子电池，软包锂离子电池的厚度为4.3mm，宽度为60mm，长为143mm，设计容量3Ah。对所有软包锂离子电池进行以下测试：
（1）测试性能：充电和放电过程中不同荷电状态（SOC）的直流内阻（DCR） 及正极耳1处的温度变化；测试方法：在25℃下，进行1C充放电标定2.5-3.65V容量，测试50%SOC时2C放电10s的DCR，并对充放电过程正极耳1处的温度变化进行检测。
（2）测试性能：倍率性能；测试方法：在25℃下，测试2.5-3.65V电压区间0.33C充电，分别进行0.33C、0.5C、1C、2C倍率放电 ，计算2C倍率下相比于0.33C放电容量的容量保持率。
（3）测试性能：循环性能；测试方法：在25℃下，测试2.5-3.65V电压区间1C/1C充放电不同循环次数的容量保持率。
上述所有实施例及对比例的测试结果如表1、图3及图4所示。
表1 锂离子电池各项性能指标测试结果对比表
实施例1~实施4与对比例1~5的测试结果相比，可以明显看出，当在靠近正极耳1附近的区域设置较少大粒径的第一活性颗粒、较多小粒径的第二活性颗粒，在远离正极耳1的区域设置较多大粒径的第一活性颗粒、较少小粒径的第二活性颗粒时，相较于对比例1~3在正极活性涂层2均匀设置第一活性颗粒及第二活性颗粒的方法，能够有效降低电池的直流内阻，有效降低正极耳1附近的温度，同时使得2C/0.33C容量保持率及循环1000次的容量保持率明显提升，即在降低电池温度、降低电池热失控风险的同时，能有效提高电池的使用寿命和性能。
实施例1~实施4与对比例4的测试结果相比，可以明显看出，当正极活性涂层2中的正极活性物质只包含大粒径的第一活性颗粒时，尽管循环1000次的容量保持率较好，且接近于实施例1，但正极耳1处的温度明显偏高，电池的热失控风险较高；实施例1~实施4与对比例5的测试结果相比，可以明显看出，当正极活性涂层2中的正极活性物质只包含小粒径的第二活性颗粒时，电子导电性及锂离子扩散性得到一定增加，因此正极耳1处的温度较低，但循环1000次的容量保持率却明显下降，不利于电池长期使用，从而导致电池使用性能及使用寿命差。反观本申请实施例1~4，正极活性物质采用粒径大小不同的第一活性颗粒及第二活性颗粒组成，有效平衡了电池对温度与容量保持率的要求，在降低电池温度的同时，又可以提升电池容量保持率平衡。
实施例1与实施例2~4、对比例1的测试结果相比，可以明显看出，正极活性涂层2中增加固态电解质之后，电子导电性及锂离子扩散性得到进一步增加，使得正极耳1附近的温度得到进一步降低，2C/0.33C容量保持率及循环1000次的容量保持率得到进一步提升。实施例4、5的测试结果相比，可以明显看出，当正极活性涂层2中固态电解质的质量含量沿远离极耳区的方向逐渐降低时，正极耳1处的温度较固态电解质的质量含量稳定不变时的温度低，且2C/0.33C容量保持率及循环1000次的容量保持率均较好，电池温度得到进一步降低，性能得到进一步提升。
实施例3与实施例4相比，设置了更多的涂覆层，正极活性涂层2上第一活性颗粒与第二活性颗粒的质量含量变化具有更多的梯度，从表1、图4中可以明显看出，当设置更多地的涂覆层时（即设置更多地质量含量变化梯度），直流内阻DCR有所下降，正极耳1处的最高温度能得到进一步下降，2C/0.33C容量保持率及循环1000次的容量保持率能进一步提升。
实施例2与实施例4相比，无论是沿正极集流体的长度方向划分涂覆层，还是沿正极集流体的宽度方向划分涂覆层，均能起到降低正极耳1附近区域温度、降低热失控风险并有效提高电池使用寿命和性能的效果。当正极集流体的尺寸一定且划分的涂覆层一定时，沿其宽度方向上划分涂覆层取得的技术效果略好于沿其长度方向划分涂覆层取得的技术效果。
实施例1与对比例1相比，或实施例2~4与对比例2~3相比，可以明显看出，当正极活性涂层2中，在沿远离极耳区的方向上，第一活性颗粒及第二活性颗粒的质量含量具有梯度变化时，相较于以某一固定的质量含量涂覆整个正极集流体，直流内阻与正极耳1处的温度能得到明显下降，容量保持率及循环容量保持率均能得到明显提高，即能在降低电池温度、降低电池热失控风险的同时，有效提高电池的使用寿命和性能。
通过上述实施例不难看出，本申请提供的正极片及其制备方法、电池，正极片上正极活性物质包括粒径大小不同的第一活性颗粒及第二活性颗粒，且大粒径的第一活性颗粒的质量含量沿远离极耳区的方向逐渐升高，小粒径第二活性颗粒的质量含量沿远离极耳区的方向逐渐降低，能够有效降低正极片上正极耳1附近区域的温度，平衡整个正极片的温度，进而降低电池的温度，同时使得正极片具有较好地循环稳定性，有效延长电池使用寿命，降低电池热失控的风险，提高电池安全性。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本申请的范围（包括权利要求）被限于这些例子；在本申请的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本申请实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
另外，在阐述了细节以描述本申请的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些细节的情况下或者这些细节有变化的情况下实施本申请实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
为简化说明和讨论，并且为了不会使本申请实施例难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本申请实施例难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本申请实施例的平台的（即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内）。在阐述了具体细节以描述本申请的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本申请实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
尽管已经结合了本申请的具体实施例对本申请进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。本申请实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本申请实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种正极片，其特征在于，包括正极集流体，所述正极集流体的表面具有极耳区和涂覆区，所述极耳区用以设置正极耳，所述涂覆区涂覆有正极活性涂层；
所述正极活性涂层包括正极活性物质，所述正极活性物质包括第一活性颗粒及第二活性颗粒，所述第一活性颗粒与所述第二活性颗粒为同一种正极活性材料且第一活性颗粒的粒径大于所述第二活性颗粒的粒径；
其中，所述正极活性涂层中所述第一活性颗粒的质量含量沿远离所述极耳区的方向逐渐升高，所述第二活性颗粒的质量含量沿远离所述极耳区的方向逐渐降低。
2.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，所述正极活性涂层沿远离所述极耳区的方向被划分为n个涂覆层，2≤n≤10，且n为整数，靠近所述极耳区的所述涂覆层中第一活性颗粒的质量含量低于远离所述极耳区的所述涂覆层中的第一活性颗粒的质量含量，靠近所述极耳区的所述涂覆层中第二活性颗粒的质量含量高于远离所述极耳区的所述涂覆层中的第二活性颗粒的质量含量。
3.根据权利要求2所述的正极片，其特征在于，沿远离所述极耳区的方向，所述n个涂覆层各层对应的所述正极活性物质中所述第一活性颗粒与所述第二活性颗粒的质量百分比分别为X1：1-X1、X2：1-X2、……、Xn：1-Xn，其中0.1≤X1＜X2＜……＜Xn≤0.9，Xn表示第n个涂覆层的所述第一活性颗粒的质量占比，1-Xn表示第n个涂覆层的所述第二活性颗粒的质量占比。
4.根据权利要求3所述的正极片，其特征在于，所述0.2≤X1≤0.8，且0.5≤Xn≤0.9。
5.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，所述正极活性涂层还包括导电剂、粘结剂和固态电解质，所述正极活性涂层中所述正极活性物质、所述导电剂、所述粘结剂与所述固态电解质的质量百分比为Z：Y：W：1-Z-Y-W，0.8≤Z≤0.98，0.005≤Y≤0.05，0.005≤W≤0.05。
6.根据权利要求5所述的正极片，其特征在于，所述正极活性涂层中所述导电剂和/或所述固态电解质的质量含量沿远离所述极耳区的方向降低；
其中，所述固态电解质包括氧化物固态电解质、LiPON、Li3N中的至少一种，所述氧化物固态电解质包括石榴石型、钙钛矿型/>、NaSICON型/>、NaSICON型/>中的至少一种，其中0≤a＜3，0≤b＜2，M选自Ge或Al，N选自Nb、Ta、Te或W，0<y≤0.167，0＜γ＜2，0＜δ＜2；
所述导电剂包括炭黑导电剂、石墨导电剂、碳纳米管、石墨烯、导电高分子中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，所述第一活性颗粒及所述第二活性颗粒均为磷酸铁锂材料、磷酸锰铁锂材料或三元材料，所述三元材料包括镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂中至少一种；
和/或，所述第一活性颗粒的中值粒径D50为：1μm ≤D50≤15μm，所述第二活性颗粒的中值粒径D50为0.1μm ≤D50≤5μm。
8.一种权利要求1-7中任意一项所述的正极片的制备方法，其特征在于，包括：
活性浆料制备步骤，将所述第一活性颗粒与所述第二活性颗粒混合得到正极活性浆料；
涂覆步骤，将所述正极活性浆料涂覆在所述涂覆区，得到所述正极活性涂层；其中，所述正极活性涂层中第一活性颗粒的质量含量沿远离所述极耳区的方向逐渐升高，所述第二活性颗粒的质量含量沿远离所述极耳区的方向逐渐降低；
烘干碾压步骤，将经所述涂覆步骤得到的产物进行烘干并碾压，烘干温度为80℃-120℃，烘干时间为5-20 min，得到所述正极片。
9.根据权利要求8所述的正极片的制备方法，所述将所述第一活性颗粒与所述第二活性颗粒混合得到正极活性浆料包括：
将所述第一活性颗粒与所述第二活性颗粒分别按照多个预设质量百分比混合，得到n份质量百分比不同的正极活性浆料，其中2≤n≤10，且n为整数；
执行所述涂覆步骤之前，还包括：将所述涂覆区划分为n个待涂区；
所述将所述正极活性浆料涂覆在所述涂覆区，得到所述正极活性涂层包括：
将n份质量百分比不同的活性浆料分别涂覆在所述n个待涂区，得到对应的n个涂覆层，所述n个涂覆层组成所述正极活性涂层；其中，靠近所述极耳区的所述涂覆层中第一活性颗粒的质量含量低于远离所述极耳区的所述涂覆层中的第一活性颗粒的质量含量，靠近所述极耳区的所述涂覆层中第二活性颗粒的质量含量高于远离所述极耳区的所述涂覆层中的第二活性颗粒的质量含量。
10.一种电池，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的正极片。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016177876A (ja) * 2015-03-18 2016-10-06 凸版印刷株式会社 リチウムイオン二次電池用電極、その製造方法及びリチウムイオン二次電池
CN111969214A (zh) * 2020-08-19 2020-11-20 珠海冠宇电池股份有限公司 一种异型结构的正极片及包括该正极片的锂离子电池
CN112420983A (zh) * 2020-11-26 2021-02-26 珠海冠宇电池股份有限公司 一种正极片和锂离子电池
CN113594413A (zh) * 2021-08-10 2021-11-02 星恒电源股份有限公司 一种均衡锂离子扩散的正极片及锂离子电池
CN114068919A (zh) * 2020-08-06 2022-02-18 比亚迪股份有限公司 磷酸铁锂正极活性材料及其制备方法、正极片及电池

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016177876A (ja) * 2015-03-18 2016-10-06 凸版印刷株式会社 リチウムイオン二次電池用電極、その製造方法及びリチウムイオン二次電池
CN114068919A (zh) * 2020-08-06 2022-02-18 比亚迪股份有限公司 磷酸铁锂正极活性材料及其制备方法、正极片及电池
CN111969214A (zh) * 2020-08-19 2020-11-20 珠海冠宇电池股份有限公司 一种异型结构的正极片及包括该正极片的锂离子电池
CN112420983A (zh) * 2020-11-26 2021-02-26 珠海冠宇电池股份有限公司 一种正极片和锂离子电池
CN113594413A (zh) * 2021-08-10 2021-11-02 星恒电源股份有限公司 一种均衡锂离子扩散的正极片及锂离子电池

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