CN117878250A - 极片、其制备方法及电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种极片、其制备方法及电池，所述极片，包括基片，所述基片包括集流体和敷于集流体表面的活性材料层，所述活性材料包括磷酸铁锂或磷酸铁锂掺杂铁酸锂；钙钛矿层，所述钙钛矿层至少设于所述活性材料层的远离所述集流体的一侧表面；TiO2层，所述TiO2层至少设于所述钙钛矿层的远离所述集流体的一侧表面。根据本发明的极片，活性材料包括磷酸铁锂或磷酸铁锂掺杂铁酸锂，在活性材料中加入铁酸锂能够补充预锂化过程中电池容量的损失，有利于提高电池的循环性能。在活性材料层表面依次设置有钙钛矿层和TiO2层，TiO2层与钙钛矿层的共同作用，不仅保护了电极材料，还增加了极片的能量存储容量。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其是涉及一种极片、其制备方法及电池。
背景技术
相关技术中，锂离子电池作为一种高能量密度的可充电电池，被广泛应用于移动电子设备、电动车辆和储能系统等领域。然而，锂离子电池的性能和循环稳定性受到正极材料的限制。正极材料通常由过渡金属氧化物或磷酸盐组成，这些材料对水分非常敏感，易水解产生碱性物质，对电池的循环性能造成危害。
首先，正极材料的水解问题对电池性能具有重要影响。在电池的运行过程中，电解液中存在微量的水分，当水分进入电池正极材料，与其水解产生氢氧化物，破坏了正极材料的结构，导致电池性能衰减。此外，氢氧化物的生成还会与电解液中的锂离子发生反应，降低电池的可用锂离子含量，进一步影响电池容量和循环寿命。其次，正极材料本身的纯度也会对电池性能产生影响。正极材料的制备过程中，可能存在一些杂质和残留物，其中包括一些碱性物质。这些碱性物质一旦与电解液中的成分相互作用，会导致电解液中的电荷传输发生变化，影响电池的整体体系。
预锂化技术是提高锂离子电池性能的重要手段。预锂化是将锂离子在正极材料中进行充放电循环，形成一层锂离子的“储能膜”，即固体电解质界面(SEI)，以提高电池的容量和循环稳定性。Li5FeO4作为一种常见的预锂化材料，可以在正极浆料中添加少量，以弥补由于SEI膜损失带来的容量损失。然而，Li5FeO4的高Li含量使得其更容易发生水解反应，且在合成过程中无法充分利用材料，导致残留一些强碱性物质，影响电池的循环稳定性。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种极片，安全性高，耐碱性强，具有优异的循环性能。
本发明的另一个目的在于提出一种极片的制备方法。
本发明的再一个目的在于提出一种电池。
根据本发明第一方面的实施例，本发明提供了一种极片，包括基片，所述基片包括集流体和敷于集流体表面的活性材料层，所述活性材料包括磷酸铁锂或磷酸铁锂掺杂铁酸锂；钙钛矿层，所述钙钛矿层至少设于所述活性材料层的远离所述集流体的一侧表面；TiO2层，所述TiO2层至少设于所述钙钛矿层的远离所述集流体的一侧表面。
根据本发明的极片，活性材料包括磷酸铁锂或磷酸铁锂掺杂铁酸锂，在活性材料中加入铁酸锂能够补充预锂化过程中电池容量的损失，有利于提高电池的循环性能。在活性材料层表面依次设置有钙钛矿层和TiO2层，TiO2层与钙钛矿层的共同作用，以提高电池片的性能。其中，钙钛矿层则有利于于提高能量存储，TiO2层主要提供保护和稳定性。二者的作用具有叠加效应。这种，不仅保护了电极材料，还增加了极片的能量存储容量。
根据本发明的一些实施例，所述钙钛矿层的厚度为d1，其中，所述d1满足：8nm≤d1≤12nm；和/或所述TiO2层的厚度为d2，其中，所述d2满足：15nm≤d1≤25nm。
根据本发明的一些实施例，所述活性材料包括磷酸铁锂掺杂0％～5％铁酸锂。
根据本发明第二方面的实施例，本发明提供了一种极片的制备方法，包括如下步骤：将基片干燥后，在基片的活性材料层的至少远离集流体的一侧表面依次沉积一层钙钛矿层、TiO2层。
根据本发明的一些实施例，包括如下步骤：
步骤一、先将所述基片干燥处理，然后将所述基片置于原子层沉积反应腔中，先通入0.005～0.020sccm流量的阳离子源，再通入0.010～0.030sccm流量的阴离子源，通入气体时间均为0.5～1.5秒，在基片的活性材料层的至少远离集流体的一侧表面形成一层均匀的钙钛矿膜，重复上述通入阳离子源和阴离子源的操作100～1000个循环，从原子层沉积装置中取出处理后基片；
步骤二、将步骤一处理后的基片放置于原子层沉积反应腔中，先通入0.010～0.100sccm流量的钛源，再通入0.005～0.050sccm流量的氧源，通入气体时间均为0.5～1.5秒，在步骤一处理后的基片的活性材料层的至少远离集流体的一侧表面形成一层均匀的TiO2膜，重复上述通入阳离子源和阴离子源的操作100～1000个循环，从原子层沉积装置中取出处理后的基片；
步骤三、热处理。
根据本发明的一些实施例，在步骤一中，所述干燥处理为真空干燥箱中、气压不高于-0.1MPa，干燥6～10小时。
根据本发明的一些实施例，在步骤一中，所述阳离子钛源包括四丁基钛、四异丙基钛和钛酸异丙酯中的至少一种；和/或所述阴离子源包括金属有机化合物和/或金属卤化物；优选地，包括Li(C5H5)、Na(C5H5)、K(C5H5)、Ca(C5H5)2和Mg(C5H5)2中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，在步骤二中，所述钛源包括四异丙氧基钛、四异丙氧基锆和四异丙氧基锡中的至少一种；和/或所述氧源为臭氧。
根据本发明的一些实施例，在步骤三中，所述热处理的反应温度为400～800℃，反应时间为2～24小时，升温速率3～7℃/min。
根据本发明第三方面的实施例，本发明提供了一种电池，包括根据本发明第一方面所述的极片或根据本发明第二方面所述的制备方法制得的极片。
本发明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，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/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是根据本发明一种实施例的极片的结构示意图；
图2是根据本发明具体实施例的基片的实物结构分解图；
图3是根据本发明具体实施例的极片的沉积过程的流程示意图；
图4是根据本发明实施例1的极片的SEM图；
图5是根据本发明实施例1的极片与基片(对照组)的循环性能测试结果；
图6是根据本发明实施例1的极片与基片(对照组)在不同倍率下储锂性能测试结果。
附图标记：
100：极片；
1：基片；2：钙钛矿层；3：TiO2层。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面参考图1-图6描述本发明第一方面实施例的极片100。
如图1和图2所示，本发明具体实施例的极片100包括基片1、钙钛矿层2和TiO2层3。
其中，基片1包括集流体和敷于集流体表面的活性材料层，活性材料包括磷酸铁锂或磷酸铁锂掺杂铁酸锂，集流体可以为铝箔。如此设置，在活性材料中加入磷酸铁锂或磷酸铁锂掺杂铁酸锂能够补充预锂化过程中电池容量的损失，有利于提高电池的循环性能。
另外，钙钛矿层2至少设于活性材料层的远离集流体的一侧表面。钙钛矿层2提高电池能量密度、改善电池的循环寿命和稳定性。其中，钙钛矿层2提高电池能量密度原理是，钙钛矿结构中的阳离子和阴离子可以在电池充放电过程中进行有效的电子和离子交换，从而实现电池具有较高的能量存储能力。钙钛矿层2改善循环寿命和稳定性的原理是：钙钛矿材料在充放电过程中能保持稳定的结构，降低电池内阻，提高电池的循环稳定性，延长电池寿命。可选地，钙钛矿层2为钙钛矿膜层。
另外，TiO2层3至少设于钙钛矿层2的远离集流体的一侧表面。这样，一方面，TiO2层3能够起到隔离作用从而保护极片100免受外界的影响。例如，可以阻止碱性物质直接与活性材料接触，减少对极片100的腐蚀和损伤，从而提高极片100的稳定性和寿命。其次，TiO2层3具有良好的电化学稳定性。锂离子电池中的化学反应过程通常会引起电极表面的氧化还原反应。通过引入TiO2层3，可以提供更稳定和可靠的界面，防止电极表面的不受控制的氧化还原反应发生，从而降低电池的内部电阻和损耗，提高电池的能量转化效率和循环性能。可选地，TiO2层3为TiO2膜层。
根据本发明具体实施例的极片100，活性材料包括磷酸铁锂或磷酸铁锂掺杂铁酸锂，在活性材料中加入铁酸锂能够补充预锂化过程中电池容量的损失，有利于提高电池的循环性能。在活性材料层表面依次设置有钙钛矿层2和TiO2层3，TiO2层3与钙钛矿层2的共同作用，以提高电池片的性能。其中，钙钛矿层2则有利于于提高能量存储，TiO2层3主要提供保护和稳定性。二者的作用具有叠加效应。这种，不仅保护了电极材料，还增加了极片100的能量存储容量。
根据本发明的一些实施例，钙钛矿层2的厚度为d1，其中，d1满足：8nm≤d1≤12nm。如此设置，如果d1小于8nm，则钙钛矿层2的厚度较小，可能会影响电池的能量密度、电池的循环寿命和稳定性；如果d1大于12nm，则钙钛矿层2的厚度较大，可能使得极片100的体积较大，生产成本较高。通过设置，使得d1满足8nm≤d1≤12nm，则钙钛矿层2的厚度适宜，电池的能量密度高、电池的循环寿命长和稳定性高，且生产成本较低。可选地，d1为8nm、9nm、10nm、11nm或12nm等，但不限于此。
根据本发明的另一些实施例，TiO2层3的厚度为d2，其中，d2满足：15nm≤d2≤25nm。如此设置，如果d2小于15nm，则TiO2层3的厚度较小，可能会影响电池的能量转化效率和循环性能；如果d2大于25nm，则TiO2层3的厚度较大，可能使得极片100的体积较大，生产成本较高。通过设置，使得d2满足15nm≤d2≤25nm，则TiO2层3的厚度适宜，电池的能量转化效率高和循环性能好，且生产成本较低。可选地，d2为15nm、18nm、20nm、22nm或25nm等，但不限于此。
根据本发明的一些实施例，活性材料包括磷酸铁锂掺杂0％～5％铁酸锂。如此设置，活性材料中铁酸锂的掺杂量适宜，能够更充分补锂，补充由于SEI膜损失带来的电池容量损失，且不会影响本发明的极片100形成的电池的结构的稳定性。其中，磷酸铁锂掺杂5％铁酸锂的活性材料，包括如下成分：磷酸铁锂：铁酸锂：导电炭黑(Super-P)：聚偏二氟乙烯(简称PVDF)＝75：5：10：10。
根据本发明第二方面的实施例，本发明提供一种根据本发明第一方面实施例的极片的制备方法，包括如下步骤：将基片1干燥后，在基片1的活性材料层的至少远离集流体的一侧表面依次沉积一层钙钛矿层2、TiO2层。
根据本发明具体实施例的制备方法，工艺简单，操作方便，极片100包括磷酸铁锂或磷酸铁锂掺杂铁酸锂的基片1、TiO2层和钙钛矿层2，TiO2层和钙钛矿层2双层包覆于磷酸铁锂或磷酸铁锂掺杂铁酸锂的基片1的表面。当本发明具体实施例的制备方法制得的极片100用作锂电池正极极片时，锂电池具有较高的比容量和良好的循环性能。
根据本发明的一些实施例，结合图3，包括如下步骤：步骤一、先将基片1干燥处理，然后将基片1置于原子层沉积反应腔中，先通入0.005～0.020sccm流量的阳离子源，再通入0.010～0.030sccm流量的阴离子源，通入气体时间均为0.5～1.5秒，在基片1的活性材料层的至少远离集流体的一侧表面形成一层均匀的钙钛矿膜，重复上述通入阳离子源和阴离子源的操作100～1000个循环，从原子层沉积装置中取出处理后基片1。如此设置，通过控制原子层沉积的气体流速等工艺参数，在基片1的活性材料层的至少远离集流体的一侧表面形成一层均匀的钙钛矿膜，实现采用钙钛矿膜将活性材料层的表面包覆，从而有利于提升电池的能量存储和循环稳定性。
步骤二、将步骤一处理后的基片1放置于原子层沉积反应腔中，先通入0.010～0.100sccm流量的钛源，再通入0.005～0.050sccm流量的氧源，通入气体时间均为0.5～1.5秒，在步骤一处理后的基片1的活性材料层的至少远离集流体的一侧表面形成一层均匀的TiO2膜，重复上述通入阳离子源和阴离子源的操作100～1000个循环，从原子层沉积装置中取出处理后的基片1。如此设置，通过控制原子层沉积的气体流速等工艺参数，在步骤一处理后的基片1的活性材料层的至少远离集流体的一侧表面表面形成一层均匀的TiO2膜，实现采用TiO2膜将包覆有钙钛矿膜的活性材料层的表面包覆。从而有利于提高电池的能量转化效率和循环性能。
步骤三、热处理。如此设置，通过热处理改善基片1与TiO2层之间的结合力和界面稳定性，从而提高电池的循环性能和寿命。
根据本发明具体实施例的制备方法，通过在极片100上沉积TiO2层和钙钛矿层2的双层结构，不仅大幅提升了锂离子电池的性能，包括其耐碱性、电化学稳定性、能量密度和循环稳定性，还提高了电池的安全性和环境友好性，使其在各种应用场景中都表现出更优异的性能。
根据本发明的一些实施例，在步骤一中，干燥处理为真空干燥箱中、气压不高于-0.1MPa，干燥6～10小时。如此设置，可以将基片1充分干燥，确保表面没有残余水分及溶剂。其中，干燥温度可以为120℃，但不限于此。
根据本发明的一些实施例，在步骤一中，阳离子钛源包括四丁基钛、四异丙基钛和钛酸异丙酯中的至少一种。如此设置，阳离子钛源来源广泛且适合在活性材料表面沉积形成钙钛矿层2。
根据本发明的另一些实施例，在步骤一中，阴离子源包括金属有机化合物和/或金属卤化物。如此设置，阴离子钛源来源广泛且适合在活性材料表面沉积形成钙钛矿膜。
可选地，阴离子源包括Li(C5H5)、Na(C5H5)、K(C5H5)、Ca(C5H5)2和Mg(C5H5)2中的至少一种。但不限于此。
根据本发明的一些实施例，在步骤二中，钛源包括四异丙氧基钛、四异丙氧基锆和四异丙氧基锡中的至少一种。如此设置，钛源来源广泛且适合在活性材料表面沉积形成TiO2层。
根据本发明的另一些实施例，在步骤二中，氧源为臭氧。如此设置，为TiO2层的形成提供充足的氧源。
根据本发明的一些实施例，在步骤三中，热处理的反应温度为400～800℃，反应时间为2～24小时，升温速率3～7℃/min。如此设置，控制热处理的温度、时间等参数有利于改善了晶体结构和TiO2层与基片1之间的结合力，增强了界面稳定性，从而提高了电池的循环性能和寿命。优选地。升温速率5℃/min。
根据本发明第三方面的实施例，本发明提供一种电池，包括根据本发明第一方面实施例的极片100或根据第二方面实施例的制备方法制得的极片100。
根据本发明具体实施例的电池，极片100上沉积TiO2层3和钙钛矿层2双层结构，大幅提升了电池的性能，包括其耐碱性、电化学稳定性、能量密度和循环稳定性。还提高了电池的安全性和环境友好性，使其在各种应用场景中都表现出更优异的性能。
具体示例性实施例
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明以下实施例的极片和对比例的基片的储锂性能测试步骤如下：
将实施例的极片(或对照组的基片)作为工作电极，以金属锂片为对电极，以浓度为1M的LiPF6(ED：DMC：EMC的体积比为1：1：1)溶液为电解液组装成锂离子电池，然后在2～4V间进行充放电测试。
实施例1
一种极片，包括：
基片，基片包括集流体和敷于集流体表面的活性材料层，活性材料为磷酸铁锂掺杂铁酸锂；
钙钛矿层，钙钛矿层至少设于活性材料层的远离集流体的一侧表面；
TiO2层，TiO2层至少设于钙钛矿层的远离所述集流体的一侧表面。
其中，钙钛矿层的厚度为d1，其中、d1满足：d1＝10nm；TiO2层的厚度为d2，其中，d2满足：d2＝20nm。
其制备方法包括如下步骤：
将准备好的磷酸铁锂掺杂5％铁酸锂基片放置在压力为-0.1MPa的真空干燥箱，120℃干燥8h，将烘干后的基片放置于ALD反应腔内，先通入0.010sccm流量的Na(C5H5)作为阳离子源，再通入0.010sccm流量的Sn(O-i-Pr)4作为阴离子源，通入气体时间均为1秒钟形成一层均匀的钙钛矿薄膜，重复操作300个循环，再在钙钛矿薄膜的基础上沉积TiO2薄膜，先通入0.010sccm流量的四丁基钛作为钛源，再通入0.050sccm流量的氧气作为氧源，通入气体时间均为1秒钟形成一层均匀的TiO2薄膜，重复操作500个循环，从原子层沉积装置中取出，制备过程完成。将TiO2膜层和钙钛矿层双层包覆后的极片放置在通O2的管式炉内进行高温退火，反应温度为400℃，反应时间为8小时，升温速率5℃/min。
图4为本发明具体实施例1的极片SEM图，显示在基片的外层具有较为致密的TiO2膜层，因此，具有防护作用。
按照上述方法测试本发明具体实施例1的TiO2层和钙钛矿层双层包覆磷酸铁锂掺杂5％铁酸锂基片的基片的储锂性能。作为对照组，按照上述方法，将磷酸铁锂掺杂5％铁酸锂的基片，同样制备成工作电极，测试其储锂性能。
图5为本发明具体实施例1的极片和对照组基片的储锂循环性能测试结果。结合图5所示，前三圈均为常规化成阶段，化成倍率为0.1C,从第四圈开始为常循环阶段，循环电流为0.5C,本发明具体实施例1的极片在第4圈的放电比容量为168.9mAh/g，在循环1000圈后，其比容量为156.2mAh/g，以第4圈为基准，在循环1000圈后仍有92.5％的容量保持率，对照组基片的储锂循环性能测试结果如下：在第4圈的放电比容量为168.9mAh/g，在循环1000圈后，其比容量为144.75mAh/g，以第4圈为基准，在循环1000圈后具有85.7％的容量保持率。
图6为本发明具体实施例1的极片和对照组基片的储锂倍率测试。在0.1C下，本发明具体实施例1的极片的放电比容量为170.8mAh/g,对照组基片的放电比容量为169.9mAh/g。在1C下，本发明具体实施例1的极片的放电比容量为152.5mAh/g,对照组基片的放电比容量为148.7mAh/g；在2C下，实施例1的极片的放电比容量为149.8mAh/g,对照组的基片的放电比容量为126.6mAh/g。实施例1的极片在大电流下的耐受性较好，相较于对照组未包覆的基片，实施例1的极片在经过电流阶梯测试之后，在0.1C电流下，其仍有170.7mAh/g的放电比容量，对照组未包覆的基片仅有151.8mAh/g的放电比容量。
从上述性能测试结果可知，在相同的条件下下，实施例1的极片的性能明显高于对照组未进行包覆的基片的性能。
实施例2
实施例2与实施例1基本相同其不同之处在于：
制备方法包括如下步骤：
将准备好的磷酸铁锂掺杂5％铁酸锂基片放置在压力为-0.1MPa的真空干燥箱，120℃干燥8h，将烘干后的基片放置于ALD反应腔内，先通入0.005sccm流量的Ca(C5H5)2作为阳离子源，再通入0.020sccm流量的Zr(O-i-Pr)4作为阴离子源，通入气体时间均为1秒钟形成一层均匀的钙钛矿薄膜，重复操作200个循环，再在钙钛矿薄膜的基础上沉积TiO2薄膜，先通入0.050sccm流量的四异丙基钛作为钛源，再通入0.030sccm流量的氧气作为氧源，通入气体时间均为1秒钟形成一层均匀的TiO2薄膜，重复操作1000个循环，从原子层沉积装置中取出，制备过程完成。将TiO2膜和钙钛矿膜双层包覆后的极片放置在通O2的管式炉内进行高温退火，反应温度为400℃，反应时间为12小时，升温速率5℃/min。
按照上述方法测试本发明实施例2的极片的储锂性能。在循环1000圈后具有90.6％的容量保持率。
实施例3
实施例3与实施例1基本相同其不同之处在于：
制备方法包括如下步骤：
将准备好的磷酸铁锂掺杂5％铁酸锂基片放置在压力为-0.1MPa的真空干燥箱，120℃干燥8h，将烘干后的基片放置于ALD反应腔内，先通入0.020sccm流量的Li(C5H5)作为阳离子源，再通入0.030sccm流量的Ti(O-i-Pr)4作为阴离子源，通入气体时间均为1秒钟形成一层均匀的钙钛矿薄膜，重复操作500个循环，再在钙钛矿薄膜的基础上沉积TiO2薄膜，先通入0.1sccm流量的钛酸异丙酯作为钛源，再通入0.02sccm流量的氧气作为氧源，通入气体时间均为1秒钟形成一层均匀的TiO2薄膜，重复操作100个循环，从原子层沉积装置中取出，制备过程完成。将TiO2膜和钙钛矿膜双层包覆后的极片放置在通O2的管式炉内进行高温退火，反应温度为400℃，反应时间为4小时，升温速率5℃/min。
按照上述方法测试本发明实施例3的极片的储锂性能，在循环1000圈后具有90.1％的容量保持率。
实施例4
实施例4与实施例1基本相同其不同之处在于：
制备方法包括如下步骤：
将准备好的磷酸铁锂掺杂5％铁酸锂膜基片放置在压力为-0.1MPa的真空干燥箱，120℃干燥8h，将烘干后的基片放置于ALD反应腔内，先通入0.020sccm流量的Na(C5H5)作为阳离子源，再通入0.030sccm流量的Sn(O-i-Pr)4作为阴离子源，通入气体时间均为1秒钟形成一层均匀的钙钛矿薄膜，重复操作100个循环，再在钙钛矿薄膜的基础上沉积TiO2薄膜，先通入0.1sccm流量的钛酸异丙酯作为钛源，再通入0.03sccm流量的氧气作为氧源，通入气体时间均为1秒钟形成一层均匀的TiO2薄膜，重复操作500个循环，从原子层沉积装置中取出，制备过程完成。将TiO2膜和钙钛矿膜双层包覆后的极片放置在通O2的管式炉内进行高温退火，反应温度为400℃，反应时间为8小时，升温速率5℃/min。
按照上述方法测试本发明实施例4的极片的储锂性能在循环1000圈后具有91.4％的容量保持率。
实施例5
实施例5与实施例1基本相同其不同之处在于：
钙钛矿层的厚度为d1，其中、d1满足：d1＝8nm；TiO2层的厚度为d2，其中，d2满足：d2＝15nm。
按照上述方法测试本发明实施例5的极片的电极的储锂性能在循环1000圈后具有91.6％的容量保持率。
实施例6
实施例6与实施例1基本相同其不同之处在于：
钙钛矿层的厚度为d1，其中、d1满足：d1＝12nm；TiO2层的厚度为d2，其中，d2满足：d2＝20nm。
按照上述方法测试本发明实施例6的极片的电极的储锂性能在循环1000圈后具有92.4％的容量保持率。
对比例1
对比例1与实施例1基本相同，其不同之处在于，不包括，钙钛矿层。
按照上述方法测试本发明对比例1的极片的电极的储锂性能在循环1000圈后具有87.9％的容量保持率。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“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发明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一定指的是相同的实施例或示例。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种极片，其特征在于，包括：
基片，所述基片包括集流体和敷于集流体表面的活性材料层，所述活性材料包括磷酸铁锂或磷酸铁锂掺杂铁酸锂；
钙钛矿层，所述钙钛矿层至少设于所述活性材料层的远离所述集流体的一侧表面；
TiO2层，所述TiO2层至少设于所述钙钛矿层的远离所述集流体的一侧表面。
2.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述钙钛矿层的厚度为d1，其中，所述d1满足：8nm≤d1≤12nm；和/或
所述TiO2层的厚度为d2，其中，所述d2满足：15nm≤d1≤25nm。
3.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，所述活性材料包括磷酸铁锂掺杂0％～5％铁酸锂。
4.一种根据权利要求1-3中任一项所述的极片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将基片干燥后，在基片的活性材料层的至少远离集流体的一侧表面依次沉积一层钙钛矿层、TiO2层。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、先将所述基片干燥处理，然后将所述基片置于原子层沉积反应腔中，先通入0.005～0.020sccm流量的阳离子源，再通入0.010～0.030sccm流量的阴离子源，通入气体时间均为0.5～1.5秒，在基片的活性材料层的至少远离集流体的一侧表面形成一层均匀的钙钛矿膜，重复上述通入阳离子源和阴离子源的操作100～1000个循环，从原子层沉积装置中取出处理后基片；
步骤二、将步骤一处理后的基片放置于原子层沉积反应腔中，先通入0.010～0.100sccm流量的钛源，再通入0.005～0.050sccm流量的氧源，通入气体时间均为0.5～1.5秒，在步骤一处理后的基片的活性材料层的至少远离集流体的一侧表面形成一层均匀的TiO2膜，重复上述通入阳离子源和阴离子源的操作100～1000个循环，从原子层沉积装置中取出处理后的基片；
步骤三、热处理。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在步骤一中，所述干燥处理为真空干燥箱中、气压不高于-0.1MPa，干燥6～10小时。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在步骤一中，所述阳离子钛源包括四丁基钛、四异丙基钛和钛酸异丙酯中的至少一种；和/或
所述阴离子源包括金属有机化合物和/或金属卤化物；优选地，包括Li(C5H5)、Na(C5H5)、K(C5H5)、Ca(C5H5)2和Mg(C5H5)2中的至少一种。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在步骤二中，所述钛源包括四异丙氧基钛、四异丙氧基锆和四异丙氧基锡中的至少一种；和/或
所述氧源为臭氧。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：在步骤三中，所述热处理的反应温度为400～800℃，反应时间为2～24小时，升温速率3～7℃/min。
10.一种电池，其特征在于，包括根据权利要求1-3中任一项所述的极片或根据权利要求4-9中任一项所述的制备方法制得的极片。
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