CN117219727A - 一种正极片及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种正极片及其应用,该正极片包括正极集流体、底涂层和正极活性层,底涂层位于正极集流体的至少一个表面,正极活性层位于底涂层远离正极集流体的表面;其中,底涂层包括第一碳材料,且第一碳材料的粉体电阻率不低于0.2Ω·cm。本发明的正极片包括的底涂层,具有阻抗高的特点,在发生机械滥用时,锂离子电池不易发生热失控,能够有效改善电池安全性。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池领域,涉及一种正极片,尤其涉及一种正极片及其应用。
背景技术
由于锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、质量轻和节能环保等优点,目前在生活和生产的各个领域得到了广泛应用。但是锂离子电池在服役过程中不可避免地会遭受机械滥用,在此过程中,锂离子电池在外力作用下发生形变,隔离膜被破坏,正极集流体与负极活性物质发生接触,引发电池内部短路,由于短路电阻接近电池内阻,短路点有较大的放电功率,短路位置快速升温,导致热失控,甚至发生着火和爆炸等灾难性后果,存在一定的安全风险,亟需加以改善。
发明内容
针对上述缺陷,本发明提供一种包括底涂层的正极片,该底涂层具有阻抗高的特点,使得在机械滥用过程中,锂离子电池不易发生热失控,有效改善安全性。
本发明提供一种锂离子电池,包括上述正极片。该锂离子电池具备较高的安全性能。
本发明提供一种正极片,包括正极集流体、底涂层和正极活性层,所述底涂层位于所述正极集流体的至少一个表面,所述正极活性层位于所述底涂层远离所述正极集流体的表面;
所述底涂层包括第一碳材料;
所述第一碳材料的粉体电阻率不低于0.2Ω·cm。
进一步的,所述第一碳材料的粉体电阻率为0.2~100Ω·cm,和/或,所述底涂层的面密度为0.5~14g/m2。
进一步的,所述底涂层还包括粘接剂;
所述粘接剂在所述底涂层中的质量百分含量为6~60wt%;和/或,
所述粘接剂包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯酸、聚酰胺、聚丙烯酸、聚丙烯酸锂、甲基丙烯酸酯、羧甲基纤维素钠、磷酸二氢铝中的至少一种。
进一步的,所述第一碳材料的中值粒径≤1000nm;
和/或,所述第一碳材料的碳元素含量大于80%;
和/或,所述第一碳材料在所述底涂层中的质量百分含量不低于40%。
进一步的,所述底涂层还包括第二碳材料;
所述第二碳材料的粉体电阻率<0.2Ω·cm;
和/或,所述第二碳材料的中值粒径≤1000nm;
和/或,所述第二碳材料在所述底涂层中的质量百分含量不高于20%。
进一步的,所述底涂层中的所述第一碳材料的质量百分含量大于所述第二碳材料的质量百分含量;
所述第二碳材料与所述第一碳材料的质量比例为(0:100)~(40:100);
和/或,所述底涂层按照质量百分含量包括:第一碳材料40~94%,第二碳材料0~20%,粘接剂6~60%。
进一步的,所述底涂层在所述正极集流体的表面的面积占比≥40%,和/或,所述底涂层的厚度≤8μm。
进一步的,所述第一碳材料包括炭黑、硬碳、人造石墨、天然石墨、碳量子点、碳纤维、碳纳米管、碳纳米线、石墨烯中的至少一种;
和/或,所述第二碳材料包括炭黑、硬碳、人造石墨、天然石墨、碳量子点、碳纤维、碳纳米管、碳纳米线、石墨烯中的至少一种。
进一步的,所述正极活性层包括正极活性材料;
所述正极活性材料包括钴酸锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂、锰酸锂、镍锰酸锂、镍钴铝酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、富锂锰中至少一种。
本发明还提供一种锂离子电池,包括上述任一项所述的正极片。
本发明的正极片,通过使其包括具有第一碳材料的底涂层,所述第一碳材料的电阻率较高,可以在发生机械滥用时增加短路点电阻,避免短路时反应剧烈,减弱反应程度,有效改善锂离子电池的安全性能。
附图说明
图1为本发明正极片在一种实施方式中的剖面图;
图2为本发明正极片在另一种实施方式中的剖面图。
附图标记说明:
1-正极集流体;
2-底涂层;
3-正极活性层。
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。
本发明一方面提供一种正极片,如图1和图2所示,包括正极集流体1、底涂层2和正极活性层3,底涂层2位于正极集流体1的至少一表面,正极活性层3位于底涂层2远离正极集流体1的表面;其中,底涂层2包括第一碳材料,第一碳材料的粉体电阻率不低于0.2Ω·cm。
具体地,正极集流体1在厚度方向上有两个表面,在一种实施方式中,底涂层2设置于正极集流体1的一个表面,另一个表面不设置任何功能层,如图1所示。
在另一种实施方式中,底涂层2设置于正极集流体1的两个表面,正极活性层3设置于底涂层2表面,如图2所示。
本发明中的第一碳材料通过对碳材料进行表面处理或者常规制备手段得到,具体地,对碳材料进行表面处理可通过表面吸附改性,将有机酸或有机碱吸附在碳材料表面,有机酸可选自草酸、丁二酸、乙酸、苯甲酸中的至少一种,有机碱可选自有机胺类、吡啶类、吲哚类等中的至少一种;还可在碳材料表面通过机械混合法、固相反应法、水热法、溶胶-凝胶法、沉淀法、非均相凝聚法、乳液包覆法、化学气相沉积法、喷雾热分解法等方式包覆一层绝缘材料来进行改性,该绝缘材料可选自聚丙烯、聚氨酯、硅氧化物中的至少一种;还可通过氧化改性对碳材料表面进行氧化处理,在碳材料表面引入羟基或羧基官能团,提高碳材料的绝缘性;也可通过球磨处理或超声波处理改变碳材料的形态和结构来降低其导电性;优选地,上述碳材料包括炭黑、硬碳、人造石墨、天然石墨、碳量子点、碳纤维、碳纳米管、碳纳米线、石墨烯中的至少一种。
优选地,本发明中的正极集流体1可选自铝集流体、镍集流体、不锈钢集流体、金属材料和高分子材料复合的集流体中任一种。
本发明通过在正极集流体1和正极活性层3之间设置底涂层2,其中底涂层2包括第一碳材料,该材料具有较高的电阻率,有效提高了正极片的膜片电阻,使得包括该正极片的锂离子电池在发生机械滥用时,不仅能够减小正极集流体1和正极活性层3的接触,还可提高短路点电阻,提高锂离子电池安全性。
在一种具体实施方式中,第一碳材料的粉体电阻率为0.2~100Ω·cm。在此范围下,包括该第一碳材料的底涂层2具有更好的保护作用,进一步提高发生机械滥用时电池的安全性能,同时锂离子电池的循环性能也不会下降太多。
在一种具体实施方式中,底涂层2的面密度为0.5~14g/m2。在此范围下,底涂层2中含有足够的第一碳材料,在发生机械滥用时,可以达到较好的阻抗效果,有效改善锂离子电池的安全性能。
在一种具体实施方式中,底涂层2还包括粘接剂;粘接剂在底涂层2中的质量百分含量6~60%。当粘接剂处于上述范围时,可以使底涂层2和正极集流体1之间形成较大的粘接力,在发生机械滥用时,底涂层2不易脱落,达到长期保护的目的。
进一步地,底涂层2中的粘接剂包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯酸、聚酰胺、聚丙烯酸、聚丙烯酸锂、甲基丙烯酸酯、羧甲基纤维素钠、磷酸二氢铝中至少一种。当该粘接剂为多种具体化合物的混合物时,本发明对各个具体化合物之间的比例不做过多限定。
在一种具体实施方式中,第一碳材料的中值粒径≤1000nm。在该范围内,第一碳材料的粒径越小,在发生机械滥用时,第一碳材料越容易移动到短路点,阻塞可能的正极集流体1-负极活性物质的直接短路,提高短路时电阻,从而改善安全性能。
在一种具体实施方式中,第一碳材料的碳元素含量大于80%。在该范围下,第一碳材料具有较高的阻抗,则形成的底涂层2的阻抗较高,可使包括该底涂层2的正极片在机械滥用过程中不容易发生失效。
在一种具体实施方式中,第一碳材料在底涂层2中的质量百分含量不低于40%。在此范围下,底涂层2中的第一碳材料含量不会过少,进而其中的粘接剂含量也不会过多,此时正极片具有较好的韧性,且底涂层2和正极集流体1之间的粘接力较大,使其在机械滥用过程中不易脱落,同时底涂层2还具有较好的阻抗效果,可显著改善锂离子电池在发生机械滥用时的安全性能。
本发明所指的第一碳材料在底涂层2中的质量百分含量不低于40%是指,基于底涂层2中不包括第二碳材料在内的其他组分(第一碳材料、粘接剂)的总质量而言。
在一种具体实施方式中,底涂层2还包括第二碳材料;第二碳材料的粉体电阻率<0.2Ω·cm。当选择的第一碳材料的电阻率过大时,例如大于20Ω·cm时,会对锂离子电池的循环性能造成一定程度的影响。此时,可添加适量低电阻率的第二碳材料,以提供足够的导电网络,避免电池在正常充放电过程中发生极化增加和容量衰减,优化锂离子电池的循环性能。
本发明对第二碳材料的来源不做特殊限定,示例性地,可通过自然开采或者常规制备手段得到。
在一种具体实施方式中,为了避免第二碳材料的粒径过大,导致底涂层2不均匀,无法形成较薄的底涂层2,所以第二碳材料的中值粒径≤1000nm。
在一种具体的实施方式中,第二碳材料在底涂层2中的质量百分含量不高于20%。当第二碳材料含量过多时,会导致底涂层2的电子绝缘性差,安全性能显著下降,同时由于第二碳材料表面存在过多未被氧化的催化位点,可能会引起电池高温循环或高温存储时产气,引发电芯鼓涨或循环衰减加剧。
在一种具体实施方式中,底涂层2中第一碳材料的质量百分含量大于第二碳材料的质量百分含量;进一步地,第二碳材料与第一碳材料的质量比例为(0:100)~(40:100)。此时,包括第一碳材料和第二碳材料的底涂层2不仅具有较高的阻抗,还具有足够的导电网络,可使包括该底涂层2的锂离子电池具有较好的安全性能和循环性能。
在一种具体实施方式中,底涂层2按照质量百分含量包括:第一碳材料40~94%,第二碳材料0~20%,粘接剂6~60%。当第一碳材料、第二碳材料和粘接剂含量处于上述范围时,所形成的底涂层2在机械滥用过程中不易脱落,正极集流体1不易暴露,使得包括该底涂层2的锂离子电池具备良好的循环性能和安全性能。
在一种具体实施方式中,底涂层2在正极集流体1的表面的面积占比≥40%。此时,在机械滥用过程中,由于底涂层2的存在,使短路过程中断,而不是连续发生短路,大大降低热失控的概率,改善锂离子电池在机械滥用过程中的安全性,同时还可以节约成本,降低电池的厚度。
在一种具体实施方式中,底涂层2的厚度≤8μm,优选地,底涂层2的厚度≤5μm。此时,底涂层2具有较好的安全性能,同时具有较高的能量密度,可以减少因该涂层导致能量密度损失。
在一种具体实施方式中,第一碳材料包括炭黑、硬碳、人造石墨、天然石墨、碳量子点、碳纤维、碳纳米管、碳纳米线、石墨烯中的至少一种;和/或,第二碳材料包括炭黑、硬碳、人造石墨、天然石墨、碳量子点、碳纤维、碳纳米管、碳纳米线、石墨烯中的至少一种。当前述两种物质为多种具体物质的混合物时,本发明对各个具体物质之间的比例不做过多限定。
在一种具体实施方式中,正极活性层3中包括正极活性材料,具体地,正极活性材料可选自钴酸锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂、锰酸锂、镍锰酸锂、镍钴铝酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、富锂锰中的至少一种。当该正极活性材料为多种具体化合物的混合物时,本发明对各个具体化合物之间的比例不做过多限定。
本发明的正极活性层3还包括粘接剂和导电剂,其中粘接剂可选自聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯酸、聚酰胺、聚丙烯酸、聚丙烯酸锂、甲基丙烯酸酯、聚甲基纤维素钠、磷酸二氢铝中的至少一种,导电剂可选自炭黑、硬碳、人造石墨、天然石墨、单壁纳米碳管、多壁纳米碳管、石墨烯、银粉、镍粉、氧化锡、导电钛白粉中的至少一种。当前述两类物质分别为多种具体材料的混合物时,本发明对各个具体材料之间的比例不做过多限定。
本发明不限定各组分的来源,采用本领域技术人员熟知的市售产品或常规制备方法制备的产品即可。
本发明不限定该正极片的制备方法,例如,该正极片通过包括以下过程的方法制备得到:
将粘接剂、水、第一碳材料,或,粘接剂、水、第一碳材料和第二碳材料混合搅拌得到的底涂层浆料涂布于正极集流体1表面,烘干后得到涂覆有底涂层2的正极集流体1;将正极活性材料、导电剂、粘接剂和溶剂混合搅拌得到的正极活性层浆料涂布于上述涂覆有底涂层2的正极集流体1表面,进行烘干、辊压、分切、极耳焊接后得到正极片。
本发明对搅拌方式不做特殊限定,示例性地,可以选择星型搅拌器、球磨机或常规搅拌手段。
本发明对涂布方式不做特殊限定,示例性地,可选择挤压涂布、转移涂布、凹版涂布、喷涂涂布中一种。
本发明对溶剂不做特殊限定,示例性地,可选择去离子水和N-甲基吡咯烷酮中任一种。
通过上述制备方法得到的正极片表面涂覆有底涂层2,该底涂层2的阻抗效果较好,能够显著提高锂离子电池的安全性能和循环性能,同时由于底涂层2的阻抗效果足够好,因此可以在较低的涂覆厚度下即可达到较高的安全性能,进而该正极片中可以包括更多的正极活性材料,减少因底涂层2造成的能量密度的损失。
本发明第二方面提供一种包括电解液、负极片、隔离膜和第一方面的正极片的锂离子电池。该锂离子电池包括的正极片表面涂覆的底涂层2具有高阻抗、厚度薄和不易脱落的特点,使得该锂离子电池在具备良好安全性能的同时还可减少能量密度的损失,且底涂层2中还可包括第二碳材料以改善锂离子电池的循环性能。
本发明的锂离子电池可以由本发明所属领域的本领域技术人员公知的常规方法制造。
本发明对电解液的组成不做特殊限定,例如,可包括锂盐、有机溶剂、添加剂,其中锂盐可选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双草酸硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、二氟磷酸锂、高氯酸锂、六氟砷酸锂中的至少一种;有机溶剂可选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸亚乙酯、丙酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸二甲酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、乙酸正丙酯中的至少一种;添加剂可选自碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、硫酸乙烯酯、碳酸二苯酯、碳酸甲苯酯、丙烯酸腈、丁二酸酐、丁二腈、己二腈中的至少一种。当前述三类化合物分别为多种具体化合物的混合物时,本发明对各个具体化合物之间的比例不做过多限定。
本发明对负极片不做特殊限定,例如,负极片包括负极集流体和分布在负极集流体表面上的负极活性材料,其中,负极集流体可选自铜集流体、镍集流体、不锈钢集流体中的任意一种;负极活性材料可选自人造石墨、天然石墨、硬炭、软炭、钛酸锂、硅负极材料中的至少一种。当负极活性材料为多种具体材料的混合物时,本发明对各个具体材料之间的比例不做过多限定。
本发明对隔离膜不做特殊限定,可以包括锂电池中通常使用的任何材料,只要将负极与正极分离并为锂离子提供传输通道即可。例如,可选自玻璃纤维微孔膜、聚酯微孔膜、聚乙烯微孔膜、聚丙烯微孔膜、聚四氟乙烯微孔膜中、陶瓷涂覆隔膜中的一种。
以下,通过具体实施例对本发明正极片进行详细介绍。
实施例1
(1)将70wt%的中值粒径为80nm的第一碳材料炭黑、30wt%聚丙烯酸锂与水加入星型搅拌器搅拌均匀,得到固含量为15%的底涂层浆料,其中第一碳材料炭黑的粉体电阻率为0.5Ω·cm,碳元素含量97%;将正极活性材料钴酸锂、导电剂炭黑和粘接剂聚偏氟乙烯按照96:1.5:2.5的质量比混合,加入到N-甲基吡咯烷酮中,使用星型搅拌机搅拌均匀,得到正极活性层浆料;
(2)选择厚度为10μm的铝箔为正极集流体,使用100目凹版涂布机将上述底涂层浆料涂布于铝箔的两个表面,使该底涂层在正极集流体的表面的面积占比为90%,在80℃下烘干得到涂覆有底涂层的极片,该底涂层的面密度为1.0g/m2;使用挤压涂布机将上述正极活性层浆料涂布于上述涂覆有底涂层的铝箔表面,烘干之后得到涂覆有底涂层和正极活性层的极片;将上述涂覆有底涂层和正极活性物质层的极片进行辊压、分切、极耳焊接后得到正极片,该正极片中底涂层的厚度为0.5μm。
实施例2
(1)将70wt%的中值粒径为80nm的第一碳材料炭黑、30wt%聚丙烯酸锂与水加入星型搅拌器搅拌均匀,得到固含量为15%的底涂层浆料,其中第一碳材料炭黑的粉体电阻率为0.5Ω·cm,碳元素含量为97%;将正极活性材料钴酸锂、导电剂炭黑和粘接剂聚偏氟乙烯按照96:1.5:2.5的质量比混合,加入到N-甲基吡咯烷酮中,使用星型搅拌机搅拌均匀,得到正极活性层浆料;
(2)选择厚度为10μm的铝箔为正极集流体,使用90目凹版涂布机将上述底涂层浆料涂布于铝箔的两个表面,使该底涂层在正极集流体的表面的面积占比为90%,在80℃下烘干得到涂覆有底涂层的极片,该底涂层的面密度约为2.0g/m2;使用挤压涂布机将上述正极活性层浆料涂布于上述涂覆有底涂层的铝箔表面,烘干之后得到涂覆有底涂层和正极活性层的极片;将上述涂覆有底涂层和正极活性物质层的极片进行辊压、分切、极耳焊接后得到本实施例正极片,该正极片中底涂层的厚度为1μm。
实施例3
(1)将70wt%的中值粒径为80nm的第一碳材料炭黑、30wt%聚丙烯酸锂与水加入星型搅拌器搅拌均匀,得到固含量为15%的底涂层浆料,其中第一碳材料炭黑的粉体电阻率为0.5Ω·cm,碳元素含量为97%;将正极活性材料钴酸锂、导电剂炭黑和粘接剂聚偏氟乙烯按照96:1.5:2.5的质量比混合,加入到N-甲基吡咯烷酮中,使用星型搅拌机搅拌均匀,得到正极活性层浆料;
(2)选择厚度为10μm的铝箔为正极集流体,使用70目凹版涂布机将上述底涂层浆料涂布于铝箔的两个表面,使该底涂层在正极集流体的表面的面积占比为90%,在80℃下烘干得到涂覆有底涂层的极片,该底涂层的面密度为5.0g/m2;使用挤压涂布机将上述正极活性层浆料涂布于上述涂覆有底涂层的铝箔表面,烘干之后得到涂覆有底涂层和正极活性层的极片;将上述涂覆有底涂层和正极活性物质层的极片进行辊压、分切、极耳焊接后得到本实施例正极片,该正极片中底涂层的厚度为3μm。
实施例4
(1)将70wt%的中值粒径为80nm的第一碳材料炭黑、30wt%聚丙烯酸锂与水加入星型搅拌器搅拌均匀,得到固含量为15%的底涂层浆料,其中第一碳材料炭黑的粉体电阻率为0.5Ω·cm,碳元素含量为97%;将正极活性材料钴酸锂、导电剂炭黑和粘接剂聚偏氟乙烯按照96:1.5:2.5的质量比混合,加入到N-甲基吡咯烷酮中,使用星型搅拌机搅拌均匀,得到正极活性层浆料;
(2)选择厚度为10μm的铝箔为正极集流体,使用50目凹版涂布机将上述底涂层浆料涂布于铝箔的两个表面,使该底涂层在正极集流体的表面的面积占比为90%,在80℃下烘干得到涂覆有底涂层的极片,该底涂层的面密度为8.0g/m2;使用挤压涂布机将上述正极活性层浆料涂布于上述涂覆有底涂层的铝箔表面,烘干之后得到涂覆有底涂层和正极活性层的极片;将上述涂覆有底涂层和正极活性物质层的极片进行辊压、分切、极耳焊接后得到本实施例正极片,该正极片中底涂层的厚度为4μm。
实施例5
(1)将70wt%的中值粒径为80nm的第一碳材料炭黑、30wt%聚丙烯酸锂与水加入星型搅拌器搅拌均匀,得到固含量为15%的底涂层浆料,其中第一碳材料炭黑的粉体电阻率为0.5Ω·cm,碳元素含量为97%;将正极活性材料钴酸锂、导电剂炭黑和粘接剂聚偏氟乙烯按照96:1.5:2.5的质量比混合,加入到N-甲基吡咯烷酮中,使用星型搅拌机搅拌均匀,得到正极活性层浆料;
(2)选择厚度为10μm的铝箔为正极集流体,使用50目凹版涂布机将上述底涂层浆料涂布于铝箔的两个表面,使该底涂层在正极集流体的表面的面积占比为90%,在80℃下烘干得到涂覆有底涂层的极片,该底涂层的面密度为10.0g/m2;使用挤压涂布机将上述正极活性层浆料涂布于上述涂覆有底涂层的铝箔表面,烘干之后得到涂覆有底涂层和正极活性层的极片;将上述涂覆有底涂层和正极活性物质层的极片进行辊压、分切、极耳焊接后得到本实施例正极片,该正极片中底涂层的厚度为5μm。
实施例6
(1)将70wt%的中值粒径为80nm的第一碳材料炭黑、30wt%聚丙烯酸锂与水加入星型搅拌器搅拌均匀,得到固含量为28%的底涂层浆料,其中第一碳材料炭黑的粉体电阻率为0.5Ω·cm,碳元素含量为97%;将正极活性材料钴酸锂、导电剂炭黑和粘接剂聚偏氟乙烯按照96:1.5:2.5的质量比混合,加入到N-甲基吡咯烷酮中,使用星型搅拌机搅拌均匀,得到正极活性层浆料;
(2)选择厚度为10μm的铝箔为正极集流体,使用50目凹版涂布机将上述底涂层浆料涂布于铝箔的两个表面,使该底涂层在正极集流体的表面的面积占比为90%,在80℃下烘干得到涂覆有底涂层的极片,该底涂层的面密度为14.0g/m2;使用挤压涂布机将上述正极活性层浆料涂布于上述涂覆有底涂层的铝箔表面,烘干之后得到涂覆有底涂层和正极活性层的极片;将上述涂覆有底涂层和正极活性物质层的极片进行辊压、分切、极耳焊接后得到本实施例正极片,该正极片中底涂层的厚度为8μm。
实施例7
(1)将70wt%的中值粒径为80nm的第一碳材料炭黑、30wt%聚丙烯酸锂与水加入星型搅拌器搅拌均匀,得到固含量为15%的底涂层浆料,其中第一碳材料炭黑的粉体电阻率为3Ω·cm,碳元素含量为95%;将正极活性材料钴酸锂、导电剂炭黑和粘接剂聚偏氟乙烯按照96:1.5:2.5的质量比混合,加入到N-甲基吡咯烷酮中,使用星型搅拌机搅拌均匀,得到正极活性层浆料;
(2)选择厚度为10μm的铝箔为正极集流体,使用100目凹版涂布机将上述底涂层浆料涂布于铝箔的两个表面,使该底涂层在正极集流体的表面的面积占比为90%,在80℃下烘干得到涂覆有底涂层的极片,该底涂层的面密度为1.0g/m2;使用挤压涂布机将上述正极活性层浆料涂布于上述涂覆有底涂层的铝箔表面,烘干之后得到涂覆有底涂层和正极活性层的极片;将上述涂覆有底涂层和正极活性物质层的极片进行辊压、分切、极耳焊接后得到本实施例正极片,该正极片中底涂层的厚度为0.5μm。
实施例8
(1)将40wt%的中值粒径为80nm的第一碳材料炭黑、60wt%聚丙烯酸锂与水加入星型搅拌器搅拌均匀,得到固含量为8%的底涂层浆料,其中第一碳材料炭黑的粉体电阻率为0.5Ω·cm,碳元素含量为97%;将正极活性材料钴酸锂、导电剂炭黑和粘接剂聚偏氟乙烯按照96:1.5:2.5的质量比混合,加入到N-甲基吡咯烷酮中,使用星型搅拌机搅拌均匀,得到正极活性层浆料;
(2)选择厚度为10μm的铝箔为正极集流体,使用60目凹版涂布机将上述底涂层浆料涂布于铝箔的两个表面,在80℃下烘干得到涂覆有底涂层的极片,该底涂层的面密度为1.0g/m2;使用挤压涂布机将上述正极活性层浆料涂布于上述涂覆有底涂层的铝箔表面,使该底涂层在正极集流体的表面的面积占比为90%,烘干之后得到涂覆有底涂层和正极活性层的极片;将上述涂覆有底涂层和正极活性物质层的极片进行辊压、分切、极耳焊接后得到本实施例正极片,该正极片中底涂层的厚度为0.4μm。
实施例9
(1)将94wt%的中值粒径为80nm的第一碳材料炭黑、6wt%聚丙烯酸锂与水加入星型搅拌器搅拌均匀,得到固含量为15%的底涂层浆料,其中第一碳材料炭黑的粉体电阻率为0.5Ω·cm,碳元素含量为97%;将正极活性材料钴酸锂、导电剂炭黑和粘接剂聚偏氟乙烯按照96:1.5:2.5的质量比混合,加入到N-甲基吡咯烷酮中,使用星型搅拌机搅拌均匀,得到正极活性层浆料;
(2)选择厚度为10μm的铝箔为正极集流体,使用100目凹版涂布机将上述底涂层浆料涂布于铝箔的两个表面,使该底涂层在正极集流体的表面的面积占比为90%,在80℃下烘干得到涂覆有底涂层的极片,该底涂层的面密度为1.0g/m2;使用挤压涂布机将上述正极活性层浆料涂布于上述涂覆有底涂层的铝箔表面,烘干之后得到涂覆有底涂层和正极活性层的极片;将上述涂覆有底涂层和正极活性物质层的极片进行辊压、分切、极耳焊接后得到本实施例正极片,该正极片中底涂层的厚度为0.6μm。
实施例10
(1)将65wt%的中值粒径为80nm的第一碳材料炭黑、5wt%的中值粒径为50nm的第二碳材料导电炭黑、30wt%聚丙烯酸锂与水加入星型搅拌器搅拌均匀,得到固含量为15%的底涂层浆料,其中第一碳材料炭黑的粉体电阻率为0.5Ω·cm,碳元素含量为97%,第二碳材料导电炭黑的粉体电阻率为0.02Ω·cm;将正极活性材料钴酸锂、导电剂炭黑和粘接剂聚偏氟乙烯按照96:1.5:2.5的质量比混合,加入到N-甲基吡咯烷酮中,使用星型搅拌机搅拌均匀,得到正极活性层浆料;
(2)选择厚度为10μm的铝箔为正极集流体,使用100目凹版涂布机将上述底涂层浆料涂布于铝箔的两个表面,使该底涂层在正极集流体的表面的面积占比为90%,在80℃下烘干得到涂覆有底涂层的极片,该底涂层的面密度为1.0g/m2;使用挤压涂布机将上述正极活性层浆料涂布于上述涂覆有底涂层的铝箔表面,烘干之后得到涂覆有底涂层和正极活性层的极片;将上述涂覆有底涂层和正极活性物质层的极片进行辊压、分切、极耳焊接后得到本实施例正极片,该正极片中底涂层的厚度为0.5μm。
实施例11
(1)将70wt%的中值粒径为80nm的第一碳材料炭黑、30wt%聚丙烯酸锂与水加入星型搅拌器搅拌均匀,得到固含量为10%的底涂层浆料,其中第一碳材料炭黑的粉体电阻率为0.5Ω·cm,碳元素含量为97%;将正极活性材料钴酸锂、导电剂炭黑和粘接剂聚偏氟乙烯按照96:1.5:2.5的质量比混合,加入到N-甲基吡咯烷酮中,使用星型搅拌机搅拌均匀,得到正极活性层浆料;
(2)选择厚度为10μm的铝箔为正极集流体,使用100目凹版涂布机将上述底涂层浆料涂布于铝箔的两个表面,使该底涂层在正极集流体的表面的面积占比为90%,在80℃下烘干得到涂覆有底涂层的极片,该底涂层的面密度为0.5g/m2;使用挤压涂布机将上述正极活性层浆料涂布于上述涂覆有底涂层的铝箔表面,烘干之后得到涂覆有底涂层和正极活性层的极片;将上述涂覆有底涂层和正极活性物质层的极片进行辊压、分切、极耳焊接后得到本实施例正极片,该正极片中底涂层的厚度为0.3μm。
实施例12
(1)将70wt%的中值粒径为80nm的第一碳材料炭黑、30wt%聚丙烯酸锂与水加入星型搅拌器搅拌均匀,得到固含量为15%的底涂层浆料,其中第一碳材料炭黑的粉体电阻率为0.2Ω·cm,碳元素含量为98.5%;将正极活性材料钴酸锂、导电剂炭黑和粘接剂聚偏氟乙烯按照96:1.5:2.5的质量比混合,加入到N-甲基吡咯烷酮中,使用星型搅拌机搅拌均匀,得到正极活性层浆料;
(2)选择厚度为10μm的铝箔为正极集流体,使用100目凹版涂布机将上述底涂层浆料涂布于铝箔的两个表面,使该底涂层在正极集流体的表面的面积占比为90%,在80℃下烘干得到涂覆有底涂层的极片,该底涂层的面密度为1.0g/m2;使用挤压涂布机将上述正极活性层浆料涂布于上述涂覆有底涂层的铝箔表面,烘干之后得到涂覆有底涂层和正极活性层的极片;将上述涂覆有底涂层和正极活性物质层的极片进行辊压、分切、极耳焊接后得到本实施例正极片,该正极片中底涂层的厚度为0.5μm。
实施例13
(1)将70wt%的中值粒径为500nm的第一碳材料硬碳、30wt%聚丙烯酸锂与水加入星型搅拌器搅拌均匀,得到固含量为20%的底涂层浆料,其中第一碳材料硬碳的粉体电阻率为3Ω·cm,碳元素含量为95%;将正极活性材料钴酸锂、导电剂炭黑和粘接剂聚偏氟乙烯按照96:1.5:2.5的质量比混合,加入到N-甲基吡咯烷酮中,使用星型搅拌机搅拌均匀,得到正极活性层浆料;
(2)选择厚度为10μm的铝箔为正极集流体,使用90目凹版涂布机将上述底涂层浆料涂布于铝箔的两个表面,使该底涂层在正极集流体的表面的面积占比为90%,在80℃下烘干得到涂覆有底涂层的极片,该底涂层的面密度为3.0g/m2;使用挤压涂布机将上述正极活性层浆料涂布于上述涂覆有底涂层的铝箔表面,烘干之后得到涂覆有底涂层和正极活性层的极片;将上述涂覆有底涂层和正极活性物质层的极片进行辊压、分切、极耳焊接后得到本实施例正极片,该正极片中底涂层的厚度为3μm。
实施例14
(1)将70wt%的中值粒径为80nm的第一碳材料炭黑、30wt%聚丙烯酸锂与水加入星型搅拌器搅拌均匀,得到固含量为15%的底涂层浆料,其中第一碳材料炭黑的粉体电阻率为0.5Ω·cm,碳元素含量为97%;将正极活性材料钴酸锂、导电剂炭黑和粘接剂聚偏氟乙烯按照96:1.5:2.5的质量比混合,加入到N-甲基吡咯烷酮中,使用星型搅拌机搅拌均匀,得到正极活性层浆料;
(2)选择厚度为10μm的铝箔为正极集流体,使用130目凹版涂布机将上述底涂层浆料涂布于铝箔的两个表面,使该底涂层在正极集流体的表面的面积占比为90%,在80℃下烘干得到涂覆有底涂层的极片,该底涂层的面密度为0.3g/m2;使用挤压涂布机将上述正极活性层浆料涂布于上述涂覆有底涂层的铝箔表面,烘干之后得到涂覆有底涂层和正极活性层的极片;将上述涂覆有底涂层和正极活性物质层的极片进行辊压、分切、极耳焊接后得到正极片,该正极片中底涂层的厚度为0.2μm。
实施例15
(1)将96wt%的中值粒径为80nm的第一碳材料炭黑、4wt%聚丙烯酸锂与水加入星型搅拌器搅拌均匀,得到固含量为15%的底涂层浆料,其中第一碳材料炭黑的粉体电阻率为0.5Ω·cm,碳元素含量为97%;将正极活性材料钴酸锂、导电剂炭黑和粘接剂聚偏氟乙烯按照96:1.5:2.5的质量比混合,加入到N-甲基吡咯烷酮中,使用星型搅拌机搅拌均匀,得到正极活性层浆料;
(2)选择厚度为10μm的铝箔为正极集流体,使用100目凹版涂布机将上述底涂层浆料涂布于铝箔的两个表面,使该底涂层在正极集流体的表面的面积占比为90%,在80℃下烘干得到涂覆有底涂层的极片,该底涂层的面密度为1.0g/m2;使用挤压涂布机将上述正极活性层浆料涂布于上述涂覆有底涂层的铝箔表面,烘干之后得到涂覆有底涂层和正极活性层的极片;将上述涂覆有底涂层和正极活性物质层的极片进行辊压、分切、极耳焊接后得到正极片,该正极片中底涂层的厚度为0.5μm。
实施例16
(1)将30wt%的中值粒径为80nm的第一碳材料炭黑、70wt%聚丙烯酸锂与水加入星型搅拌器搅拌均匀,得到固含量为15%的底涂层浆料,其中第一碳材料炭黑的粉体电阻率为0.5Ω·cm,碳元素含量为97%;将正极活性材料钴酸锂、导电剂炭黑和粘接剂聚偏氟乙烯按照96:1.5:2.5的质量比混合,加入到N-甲基吡咯烷酮中,使用星型搅拌机搅拌均匀,得到正极活性层浆料;
(2)选择厚度为10μm的铝箔为正极集流体,使用100目凹版涂布机将上述底涂层浆料涂布于铝箔的两个表面,使该底涂层在正极集流体的表面的面积占比为90%,在80℃下烘干得到涂覆有底涂层的极片,该底涂层的面密度为1.0g/m2;使用挤压涂布机将上述正极活性层浆料涂布于上述涂覆有底涂层的铝箔表面,烘干之后得到涂覆有底涂层和正极活性层的极片;将上述涂覆有底涂层和正极活性物质层的极片进行辊压、分切、极耳焊接后得到正极片,该正极片中底涂层的厚度为0.5μm。
实施例17
(1)将70wt%的中值粒径为1100nm的第一碳材料硬碳、30wt%聚丙烯酸锂与水加入星型搅拌器搅拌均匀,得到固含量为20%的底涂层浆料,其中第一碳材料硬碳的粉体电阻率约为4Ω·cm,碳元素含量为95%;将正极活性材料钴酸锂、导电剂炭黑和粘接剂聚偏氟乙烯按照96:1.5:2.5的质量比混合,加入到N-甲基吡咯烷酮中,使用星型搅拌机搅拌均匀,得到正极活性层浆料;
(2)选择厚度为10μm的铝箔为正极集流体,使用90目凹版涂布机将上述底涂层浆料涂布于铝箔的两个表面,使该底涂层在正极集流体的表面的面积占比为90%,在80℃下烘干得到涂覆有底涂层的极片,该底涂层的面密度为3.0g/m2;使用挤压涂布机将上述正极活性层浆料涂布于上述涂覆有底涂层的铝箔表面,烘干之后得到涂覆有底涂层和正极活性层的极片;将上述涂覆有底涂层和正极活性物质层的极片进行辊压、分切、极耳焊接后得到正极片,该正极片中底涂层的厚度为3μm。
实施例18
(1)将70wt%的中值粒径为80nm的第一碳材料炭黑、30wt%聚丙烯酸锂与水加入星型搅拌器搅拌均匀,得到固含量为15%的底涂层浆料,其中第一碳材料炭黑的粉体电阻率为55Ω·cm,碳元素含量80%;将正极活性材料钴酸锂、导电剂炭黑和粘接剂聚偏氟乙烯按照96:1.5:2.5的质量比混合,加入到N-甲基吡咯烷酮中,使用星型搅拌机搅拌均匀,得到正极活性层浆料;
(2)选择厚度为10μm的铝箔为正极集流体,使用100目凹版涂布机将上述底涂层浆料涂布于铝箔的两个表面,使该底涂层在正极集流体的表面的面积占比为90%,在80℃下烘干得到涂覆有底涂层的极片,该底涂层的面密度为1.0g/m2;使用挤压涂布机将上述正极活性层浆料涂布于上述涂覆有底涂层的铝箔表面,烘干之后得到涂覆有底涂层和正极活性层的极片;将上述涂覆有底涂层和正极活性物质层的极片进行辊压、分切、极耳焊接后得到正极片,该正极片中底涂层的厚度为0.5μm。
实施例19
(1)将70wt%的中值粒径为80nm的第一碳材料炭黑、30wt%聚丙烯酸锂与水加入星型搅拌器搅拌均匀,得到固含量为15%的底涂层浆料,其中第一碳材料炭黑的粉体电阻率为40Ω·cm,碳元素含量约78%;将正极活性材料钴酸锂、导电剂炭黑和粘接剂聚偏氟乙烯按照96:1.5:2.5的质量比混合,加入到N-甲基吡咯烷酮中,使用星型搅拌机搅拌均匀,得到正极活性层浆料;
(2)选择厚度为10μm的铝箔为正极集流体,使用100目凹版涂布机将上述底涂层浆料涂布于铝箔的两个表面,使该底涂层在正极集流体的表面的面积占比约为90%,在80℃下烘干得到涂覆有底涂层的极片,该底涂层的面密度为1.0g/m2;使用挤压涂布机将上述正极活性层浆料涂布于上述涂覆有底涂层的铝箔表面,烘干之后得到涂覆有底涂层和正极活性层的极片;将上述涂覆有底涂层和正极活性物质层的极片进行辊压、分切、极耳焊接后得到正极片,该正极片中底涂层的厚度为0.5μm。
实施例20
(1)将65wt%的中值粒径为80nm的第一碳材料炭黑、5wt%的中值粒径为1100nm的第二碳材料导电硬碳、30wt%聚丙烯酸锂与水加入星型搅拌器搅拌均匀,得到固含量为15%的底涂层浆料,其中第一碳材料炭黑的粉体电阻率为0.5Ω·cm,碳元素含量为97%,第二碳材料导电炭黑的粉体电阻率约为0.025Ω·cm;将正极活性材料钴酸锂、导电剂炭黑和粘接剂聚偏氟乙烯按照96:1.5:2.5的质量比混合,加入到N-甲基吡咯烷酮中,使用星型搅拌机搅拌均匀,得到正极活性层浆料;
(2)选择厚度为10μm的铝箔为正极集流体,使用100目凹版涂布机将上述底涂层浆料涂布于铝箔的两个表面,使该底涂层在正极集流体的表面的面积占比为90%,在80℃下烘干得到涂覆有底涂层的极片,该底涂层的面密度为1.0g/m2;使用挤压涂布机将上述正极活性层浆料涂布于上述涂覆有底涂层的铝箔表面,烘干之后得到涂覆有底涂层和正极活性层的极片;将上述涂覆有底涂层和正极活性物质层的极片进行辊压、分切、极耳焊接后得到本实施例正极片,该正极片中底涂层的平均厚度为1.2μm。
实施例21
(1)将48wt%的中值粒径为80nm的第一碳材料炭黑、22wt%的中值粒径为50nm的第二碳材料导电炭黑、30wt%聚丙烯酸锂与水加入星型搅拌器搅拌均匀,得到固含量为15%的底涂层浆料,其中第一碳材料炭黑的粉体电阻率为0.5Ω·cm,碳元素含量为97%,第二碳材料导电炭黑的粉体电阻率为0.02Ω·cm;将正极活性材料钴酸锂、导电剂炭黑和粘接剂聚偏氟乙烯按照96:1.5:2.5的质量比混合,加入到N-甲基吡咯烷酮中,使用星型搅拌机搅拌均匀,得到正极活性层浆料;
(2)选择厚度为10μm的铝箔为正极集流体,使用100目凹版涂布机将上述底涂层浆料涂布于铝箔的两个表面,使该底涂层在正极集流体的表面的面积占比为90%,在80℃下烘干得到涂覆有底涂层的极片,该底涂层的面密度为1.0g/m2;使用挤压涂布机将上述正极活性层浆料涂布于上述涂覆有底涂层的铝箔表面,烘干之后得到涂覆有底涂层和正极活性层的极片;将上述涂覆有底涂层和正极活性物质层的极片进行辊压、分切、极耳焊接后得到本实施例正极片,该正极片中底涂层的厚度为0.5μm。
实施例22
(1)将70wt%的中值粒径为80nm的第一碳材料炭黑、30wt%聚丙烯酸锂与水加入星型搅拌器搅拌均匀,得到固含量为15%的底涂层浆料,其中第一碳材料炭黑的粉体电阻率为0.5Ω·cm,碳元素含量97%;将正极活性材料钴酸锂、导电剂炭黑和粘接剂聚偏氟乙烯按照96:1.5:2.5的质量比混合,加入到N-甲基吡咯烷酮中,使用星型搅拌机搅拌均匀,得到正极活性层浆料;
(2)选择厚度为10μm的铝箔为正极集流体,使用100目凹版涂布机将上述底涂层浆料涂布于铝箔的两个表面,使该底涂层在正极集流体的表面的面积占比约为35%,在80℃下烘干得到涂覆有底涂层的极片,该底涂层的面密度为1.0g/m2;使用挤压涂布机将上述正极活性层浆料涂布于上述涂覆有底涂层的铝箔表面,烘干之后得到涂覆有底涂层和正极活性层的极片;将上述涂覆有底涂层和正极活性物质层的极片进行辊压、分切、极耳焊接后得到正极片,该正极片中底涂层的厚度为0.5μm。
实施例23
(1)将70wt%的中值粒径为80nm的第一碳材料炭黑、30wt%聚丙烯酸锂与水加入星型搅拌器搅拌均匀,得到固含量为32%的底涂层浆料,其中第一碳材料炭黑的粉体电阻率为0.5Ω·cm,碳元素含量为97%;将正极活性材料钴酸锂、导电剂炭黑和粘接剂聚偏氟乙烯按照96:1.5:2.5的质量比混合,加入到N-甲基吡咯烷酮中,使用星型搅拌机搅拌均匀,得到正极活性层浆料;
(2)选择厚度为10μm的铝箔为正极集流体,使用50目凹版涂布机将上述底涂层浆料涂布于铝箔的两个表面,使该底涂层在正极集流体的表面的面积占比为90%,在80℃下烘干得到涂覆有底涂层的极片,该底涂层的面密度为15.0g/m2;使用挤压涂布机将上述正极活性层浆料涂布于上述涂覆有底涂层的铝箔表面,烘干之后得到涂覆有底涂层和正极活性层的极片;将上述涂覆有底涂层和正极活性物质层的极片进行辊压、分切、极耳焊接后得到本实施例正极片,该正极片中底涂层的厚度为9μm。
实施例24
(1)将70wt%的中值粒径为90nm的第一碳材料炭黑、30wt%聚丙烯酸锂与水加入星型搅拌器搅拌均匀,得到固含量为15%的底涂层浆料,其中第一碳材料炭黑的粉体电阻率约为20Ω·cm,碳元素含量93%;将正极活性材料钴酸锂、导电剂炭黑和粘接剂聚偏氟乙烯按照96:1.5:2.5的质量比混合,加入到N-甲基吡咯烷酮中,使用星型搅拌机搅拌均匀,得到正极活性层浆料;
(2)选择厚度为10μm的铝箔为正极集流体,使用100目凹版涂布机将上述底涂层浆料涂布于铝箔的两个表面,使该底涂层在正极集流体的表面的面积占比为90%,在80℃下烘干得到涂覆有底涂层的极片,该底涂层的面密度为1.0g/m2;使用挤压涂布机将上述正极活性层浆料涂布于上述涂覆有底涂层的铝箔表面,烘干之后得到涂覆有底涂层和正极活性层的极片;将上述涂覆有底涂层和正极活性物质层的极片进行辊压、分切、极耳焊接后得到正极片,该正极片中底涂层的厚度为0.5μm。
实施例25
(1)将70wt%的中值粒径为90nm的第一碳材料炭黑、30wt%聚丙烯酸锂与水加入星型搅拌器搅拌均匀,得到固含量为15%的底涂层浆料,其中第一碳材料炭黑的粉体电阻率约为22Ω·cm,碳元素含量92.5%;将正极活性材料钴酸锂、导电剂炭黑和粘接剂聚偏氟乙烯按照96:1.5:2.5的质量比混合,加入到N-甲基吡咯烷酮中,使用星型搅拌机搅拌均匀,得到正极活性层浆料;
(2)选择厚度为10μm的铝箔为正极集流体,使用100目凹版涂布机将上述底涂层浆料涂布于铝箔的两个表面,使该底涂层在正极集流体的表面的面积占比为90%,在80℃下烘干得到涂覆有底涂层的极片,该底涂层的面密度为1.0g/m2;使用挤压涂布机将上述正极活性层浆料涂布于上述涂覆有底涂层的铝箔表面,烘干之后得到涂覆有底涂层和正极活性层的极片;将上述涂覆有底涂层和正极活性物质层的极片进行辊压、分切、极耳焊接后得到正极片,该正极片中底涂层的厚度为0.5μm。
实施例26
(1)将70wt%的中值粒径为80nm的第一碳材料炭黑、30wt%聚偏氟乙烯与N-甲基吡咯烷酮加入星型搅拌器搅拌均匀,得到固含量为15%的底涂层浆料,其中第一碳材料炭黑的粉体电阻率约为0.5Ω·cm,碳元素含量97%;将正极活性材料钴酸锂、导电剂炭黑和粘接剂聚偏氟乙烯按照96:1.5:2.5的质量比混合,加入到N-甲基吡咯烷酮中,使用星型搅拌机搅拌均匀,得到正极活性层浆料;
(2)选择厚度为10μm的铝箔为正极集流体,使用100目凹版涂布机将上述底涂层浆料涂布于铝箔的两个表面,使该底涂层在正极集流体的表面的面积占比为90%,在80℃下烘干得到涂覆有底涂层的极片,该底涂层的面密度为1.0g/m2;使用挤压涂布机将上述正极活性层浆料涂布于上述涂覆有底涂层的铝箔表面,烘干之后得到涂覆有底涂层和正极活性层的极片;将上述涂覆有底涂层和正极活性物质层的极片进行辊压、分切、极耳焊接后得到正极片,该正极片中底涂层的厚度为0.5μm。
实施例27
(1)将28wt%的中值粒径为80nm的第一碳材料炭黑、42wt%的中值粒径为50nm的第二碳材料导电炭黑、30wt%聚丙烯酸锂与水加入星型搅拌器搅拌均匀,得到固含量为15%的底涂层浆料,其中第一碳材料炭黑的粉体电阻率为0.5Ω·cm,碳元素含量为97%,第二碳材料导电炭黑的粉体电阻率为0.02Ω·cm;将正极活性材料钴酸锂、导电剂炭黑和粘接剂聚偏氟乙烯按照96:1.5:2.5的质量比混合,加入到N-甲基吡咯烷酮中,使用星型搅拌机搅拌均匀,得到正极活性层浆料;
(2)选择厚度为10μm的铝箔为正极集流体,使用100目凹版涂布机将上述底涂层浆料涂布于铝箔的两个表面,使该底涂层在正极集流体的表面的面积占比为90%,在80℃下烘干得到涂覆有底涂层的极片,该底涂层的面密度为1.0g/m2;使用挤压涂布机将上述正极活性层浆料涂布于上述涂覆有底涂层的铝箔表面,烘干之后得到涂覆有底涂层和正极活性层的极片;将上述涂覆有底涂层和正极活性物质层的极片进行辊压、分切、极耳焊接后得到本实施例正极片,该正极片中底涂层的厚度为0.5μm。
对比例1
本对比例中的锂离子电池的制备方法与实施例1基本一致,区别在于,底涂层中包括的第一碳材料炭黑的粉末电阻率为0.1Ω·cm。
对比例2
本对比例中的锂离子电池的制备方法与实施例1基本一致,区别在于,正极片中不含底涂层。
试验例
1、将上述实施例和对比例中所使用到的第一碳材料、第二碳材料的粒径以及第一碳材料的碳元素含量进行测试,表1为上述实施例和对比例的正极片的组成以及测试结果。
2、将上述实施例和对比例所制备的正极片应用于锂离子电池中,具体制备步骤如下:
将人造石墨、导电剂炭黑和丁苯橡胶按照96:1:3的质量比混合,加入到水中,使用星型搅拌机搅拌均匀,得到负极浆料;选择6μm铜箔作为负极集流体,使用挤压涂布机将上述负极浆料涂布于铜箔的两个表面,烘干,得到涂覆有负极活性层的极片;将该极片进行辊压、分切、极耳焊接后得到负极片;将该负极片与上述实施例和对比例所制备的正极片以及隔膜按照顺序进行卷绕形成卷芯,将电芯经过封装、烘烤、注液和化成分选后,得到包括上述实施例和对比例的正极片的锂离子电池。
将包括上述实施例和对比例的正极片的锂离子电池进行针刺安全性测试、重物冲击安全性测试和循环性能测试:
(1)针刺安全性
电芯充电至100%SOC,采用直径为2.5mm,长度为100mm,针尖锥角为45°的钨钢针,以150mm/s的速度刺入电芯的几何中心并穿出,保持10min,电芯不冒烟、不起火不爆炸视为通过,每组测试10只,通过电芯数目不低于7只视为通过率满足要求。
(2)重物冲击安全性
电芯充电至80%SOC,将电芯放置在平面上,将一直径为15.8mm的横杆放置于电芯中部,采用9.1kg的重物在高度为630mm处做自由落体运动冲击电芯,电池不冒烟、不起火不爆炸视为通过,每组测试10只,通过电芯数目不低于7只视为通过率满足要求。
(3)常温循环性能
在25℃条件下,以0.7C充电至截止电压,0.025C截止后以0.5C放电至3.0V,按此模式进行循环充放电800次之后,计算容量保持率,每组测试5只,取平均值。
测试结果见表2。
表1
表2
由表1和表2可知:
(1)通过实施例1~27和对比例2可知,通过在正极集流体表面与活性物质层之间增加底涂层可显著提升锂离子电池的针刺安全性和重物冲击安全性。由此可以说明当发生诸如针刺或重物冲击等机械滥用时,底涂层中包括的高电阻率第一碳材料可以移动到短路点,提高短路电阻,使得锂离子电池不易发生热失控,减少电池起火、爆炸等情况,改善锂离子电池的安全性能。通过实施例1~6可知,随着底涂层的面密度和厚度逐步增加,锂离子电池的安全性能也逐步提升,容量保持率仅有小幅度的降低。
(2)通过实施例1和实施例7可知,提高第一碳材料的粉体电阻率之后锂离子电池的安全性能更优,但是循环性能略有降低;通过实施例1和实施例12可知,降低第一碳材料的粉体电阻率至0.2Ω·cm之后,锂离子电池的安全性能略有降低,仍具有较高的通过率;由实施例1和对比例1可知,当第一碳材料的粉体电阻率低于0.2Ω·cm时,锂离子电池的安全性能会急剧下降,这是由于第一碳材料颗粒的粉末电阻率过低,导致对机械滥用时电子阻隔作用不足。
结合以上分析可知,包括本发明正极片的锂离子电池的安全性能得到了明显的改善,在减少能量密度损失的同时还具有良好的循环性能。
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,包括正极集流体、底涂层和正极活性层,所述底涂层位于所述正极集流体的至少一个表面,所述正极活性层位于所述底涂层远离所述正极集流体的表面;
所述底涂层包括第一碳材料;
所述第一碳材料的粉体电阻率不低于0.2Ω·cm。
2.根据权利要求1所述的正极片,其特征在于,所述第一碳材料的粉体电阻率为0.2~100Ω·cm,和/或,所述底涂层的面密度为0.5~14g/m2。
3.根据权利要求1或2所述的正极片,其特征在于,所述底涂层还包括粘接剂;
所述粘接剂在所述底涂层中的质量百分含量为6~60wt%;和/或,
所述粘接剂包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯酸、聚酰胺、聚丙烯酸、聚丙烯酸锂、甲基丙烯酸酯、羧甲基纤维素钠、磷酸二氢铝中的至少一种。
4.根据权利要求1-3任一项所述的正极片,其特征在于,所述第一碳材料的中值粒径≤1000nm;
和/或,所述第一碳材料的碳元素含量大于80%;
和/或,所述第一碳材料在所述底涂层中的质量百分含量不低于40%。
5.根据权利要求1-4任一项所述的正极片,其特征在于,所述底涂层还包括第二碳材料;
所述第二碳材料的粉体电阻率<0.2Ω·cm;
和/或,所述第二碳材料的中值粒径≤1000nm;
和/或,所述第二碳材料在所述底涂层中的质量百分含量不高于20%。
6.根据权利要求5所述的正极片,其特征在于,所述底涂层中的所述第一碳材料的质量百分含量大于所述第二碳材料的质量百分含量;
所述第二碳材料与所述第一碳材料的质量比例为(0:100)~(40:100);
和/或,所述底涂层按照质量百分含量包括:第一碳材料40~94%,第二碳材料0~20%,粘接剂6~60%。
7.根据权利要求1-6任一项所述的正极片,其特征在于,所述底涂层在所述正极集流体的表面的面积占比≥40%,和/或,所述底涂层的厚度≤8μm。
8.根据权利要求5或6所述的正极片,其特征在于,所述第一碳材料包括炭黑、硬碳、人造石墨、天然石墨、碳量子点、碳纤维、碳纳米管、碳纳米线、石墨烯中的至少一种;
和/或,所述第二碳材料包括炭黑、硬碳、人造石墨、天然石墨、碳量子点、碳纤维、碳纳米管、碳纳米线、石墨烯中的至少一种。
9.根据权利要求1-8任一项所述的正极片,其特征在于,所述正极活性层包括正极活性材料;
所述正极活性材料包括钴酸锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂、锰酸锂、镍锰酸锂、镍钴铝酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、富锂锰中的至少一种。
10.一种锂离子电池,其特征在于,包括权利要求1-9任一项所述的正极片。
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