CN218414636U - 一种阴极片及锂离子电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电池生产制造的技术领域，具体涉及一种阴极片及锂离子电池，包括：集流体；第一涂层，涂覆在所述集流体的表面；第二涂层，涂覆在所述第一涂层的表面；隔绝涂层，涂覆在所述第二涂层的表面；所述第一涂层包括纳米级材料和补锂材料，所述第二涂层为颗粒材料。本实用新型通过优化极片结构，能够兼顾电池的首效和安全性，有助于提高电池的质量。

Description

一种阴极片及锂离子电池

技术领域

本实用新型属于电池生产制造的技术领域，具体涉及一种阴极片及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池作为一种新型二次电池，具有能量密度和功率密度大、工作电压高、重量轻、体积小、循环寿命长、安全性好、绿色环保等优点，在便携式电器、电动工具、大型贮能、电动交通动力电源等方面具有广阔的应用前景。

锂离子电池一般包含阴极片、阳极片、隔离膜、电解液和铝塑膜。为了兼顾能量密度，负极采用具有更高克容量的材料，如：无定型化材料、合金化材料，其中，氧化亚硅以其高克容量、低膨胀的特点成为行业内首选的材料，但其首效较低；为了兼顾安全，采用安全涂层，但进一步恶化首效，降低能量密度。

实用新型内容

本实用新型的目的之一在于：针对现有技术的不足，提供一种阴极片，通过优化极片结构，能够兼顾电池的首效和安全性，有助于提高电池的质量。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种阴极片，包括集流体；第一涂层，涂覆在所述集流体的表面；第二涂层，涂覆在所述第一涂层的表面；隔绝涂层，涂覆在所述第二涂层的表面；所述第一涂层包括纳米级材料和补锂材料，所述第二涂层为颗粒材料。

优选的，所述纳米级材料为磷酸铁锂、陶瓷或碳材料。

优选的，所述颗粒材料为阴极活性材料。

优选的，所述隔绝涂层为硅烷或硅脂。

优选的，所述隔绝涂层的面积大于等于所述第二涂层的面积。

优选的，所述第一涂层、所述第二涂层及所述隔绝涂层的总厚度小于等于300μm。

优选的，所述集流体的两面均涂覆所述第一涂层、所述第二涂层及所述隔绝涂层。

优选的，所述第一涂层、所述第二涂层及所述隔绝涂层均为平面层状结构。

优选的，所述补锂材料嵌入所述纳米级材料内。

本实用新型的目的之二在于提供一种锂离子电池，包括上述的阴极片。

本实用新型的有益效果在于，本实用新型包括采用多层涂布结构，第一涂层采用纳米级磷酸铁锂或陶瓷加补锂材料形成底涂，第一涂层中磷酸铁锂能够提高安全性能，同时，补锂材料提供额外可循环锂供SEI消耗，有助于提高电池的首效，第二涂层使用小颗粒的阴极活性材料，第二涂层与第一涂层中大小颗粒的搭配能够保证压实密度，提升能量密度，隔绝涂层为硅烷复合浆料，能够隔绝空气，减少补锂材料与空气或水分的反应，有助于提升补锂材料的稳定性。本实用新型通过优化极片结构，能够兼顾电池的首效和安全性，有助于提高电池的质量。

附图说明

下面将参考附图来描述本实用新型示例性实施方式的特征、优点和技术效果。

图1为本实用新型的结构示意图。

其中，附图标记说明如下：

10-集流体；

1-第一涂层；

2-第二涂层；

3-隔绝涂层；

4-补锂材料。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下结合附图1对本实用新型作进一步详细说明，但不作为对本实用新型的限定。

实施方式一

下面结合附图1描述实施方式一

阴极片，包括：集流体10；第一涂层1，涂覆在集流体10的表面；第二涂层2，涂覆在第一涂层1的表面；隔绝涂层3，涂覆在第二涂层2的表面；第一涂层1包括纳米级材料和补锂材料4，第二涂层2为颗粒材料。

由于为了兼顾能量密度，负极采用具有更高克容量的材料，如：无定型化材料、合金化材料，但其首效较低；为了兼顾安全，采用安全涂层，但进一步恶化首效，降低能量密度，因此，采用多层涂布结构，第一涂层1采用纳米级磷酸铁锂加补锂材料4形成底涂，第一涂层1中磷酸铁锂能够提高安全性能，同时，补锂材料4提供额外可循环锂供SEI消耗，有助于提高电池的首效，第二涂层2使用小颗粒的阴极活性材料，第二涂层2与第一涂层1中大小颗粒的搭配能够保证压实密度，提升能量密度，隔绝涂层3为硅烷复合浆料，能够隔绝空气，减少补锂材料4与空气或水分的反应，有助于提升补锂材料4的稳定性。

在根据本实用新型的阴极片中，纳米级材料可以增大接触面积；纳米级材料具有更多的晶粒边界，提供扩散通道；此外，纳米级材料具有较大的比表面积和孔隙，可使电解液充分浸润。补锂材料4为LiyMOx，M包括但不限于Fe，Ni，Mn，Co，Cu，中一种或多种；Lix N中N包括但不限于O，N，S，P等中的一种或多种；LixM，M包括但不限于：Si，Ge，Sn中的一种或多种，锂金属来源包括但不限于：锂带，锂锭，锂箔。

在根据本实用新型的阴极片中，纳米级材料包括但不限于磷酸铁锂或碳材料，这里不作限制。

在根据本实用新型的阴极片中，颗粒材料为阴极活性材料，比现有体系中阴极材料粒径小的材料，阴极活性物质材料包括但不限于钴酸锂，还可以是LiCoO2、LiNiO2、LiVO2、LiCrO2、LiMn2O4、LiCoMnO4、Li2NiMn3O8、LiNi0.5Mn1.5O4、LiCoPO4、LiMnPO4、LiFePO4、LiNiPO4、LiCoFSO4、CuS2、FeS2、MoS2、NiS、TiS2等中的一种或多种的组合。阴极活性物质还可以经过改性处理，对阴极活性物质进行改性处理的方法对于本领域技术人员来说应该是己知的，例如，可以采用包覆、掺杂等方法对阴极活性物质进行改性，改性处理所使用的材料可以是包括但不限于Al，B，P、Zr、Si、Ti、Ge、Sn、Mg、Ce、W等中的一种或多种的组合。

在根据本实用新型的阴极片中，隔绝涂层3为硅烷或硅脂，但本实用新型不以此为限，满足隔绝空气即可，这里不作限制。

在根据本实用新型的阴极片中，隔绝涂层3的面积大于等于第二涂层2的面积，但本实用新型不以此为限，第一涂层1和第二涂层2的面积可根据实际电池的结构进行调整，这里不作限制。

在根据本实用新型的阴极片中，第一涂层1、第二涂层2及隔绝涂层3的总厚度小于等于300μm，但本实用新型不以此为限，各层的厚度总和可根据具体应用场景及实际需求决定各层的厚度，满足隔绝涂层3能完全覆盖极片表面即可。

在根据本实用新型的阴极片中，集流体10可以是包括但不限于金属箔等，更具体可以是包括但不限于铝箔等。

本实用新型的工作原理是：

采用多层涂布结构，第一涂层1采用纳米级磷酸铁锂加补锂材料4形成底涂，第一涂层1中磷酸铁锂能够提高安全性能，同时，补锂材料4提供额外可循环锂供SEI消耗，有助于提高电池的首效，第二涂层2使用小颗粒的阴极活性材料，第二涂层2与第一涂层1中大小颗粒的搭配能够保证压实密度，提升能量密度，隔绝涂层3为硅烷复合浆料，能够隔绝空气，减少补锂材料4与空气或水分的反应，有助于提升补锂材料4的稳定性。

实施方式二

与实施方式一不同的是：本实施方式的纳米级材料为陶瓷，集流体10的两面均涂覆第一涂层1、第二涂层2及隔绝涂层3，第一涂层1采用纳米级陶瓷加补锂材料4形成底涂，第一涂层1中陶瓷能够提高安全性能，第二涂层2使用小颗粒的阴极活性材料，第二涂层2与第一涂层1中大小颗粒的搭配能够保证压实密度，提升能量密度，隔绝涂层3为硅烷复合浆料，能够隔绝空气，减少补锂材料4与空气或水分的反应，有助于提升补锂材料4的稳定性。

其他结构与实施方式一相同，这里不再赘述。

实施方式三

与实施方式一不同的是：本实施方式的第一涂层1、第二涂层2及隔绝涂层3均为平面层状结构，补锂材料4嵌入纳米级材料内。由于纳米级材料具有较大的比表面积和孔隙，可供补锂材料4嵌入，有助于降低极片厚度，可减小电池体积，提高能量密度。

其他结构与实施方式一相同，这里不再赘述。

锂离子电池

本实用新型包括实施方式一～三的阴极片。

具体的，包括电芯，该电芯可以包括至少两个相互叠设且极性相反的极片，极性相反的极片分别形成电池的阴极片和电池的阳极片。为了避免阴、阳极片之间短路，每相邻两个极片之间设置有隔膜，极性相反的极片通过隔膜电性隔离。至少其中一个极片可以为上述实施例中的极片。

至少两个极片可以包括第一极片和第二极片，第一极片和第二极片的极性相反，且第一极片和第二极片相互叠设。

具体的，第一极片可以为阴极片，第二极片可以是阳极片；或者，第一极片可以为阳极片，第二极片可以是阴极片，此处不做限制。

在一些示例中，电芯可以为卷绕式的电芯。其中，第一极片和第二极片均为一个，依次叠设的第一极片、隔膜和第二极片绕卷绕中心卷绕，并形成卷绕结构。

在另一些示例中，电芯可以为叠片式的电芯。其中，第一极片为多个，第二极片为多个，多个第一极片和多个第二极片沿同一方向依次交错层叠设置，且每相邻的第一极片和第二极片之间设置有隔膜，以使第一极片和第二极片之间电性绝缘。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本实用新型的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (10)

1.一种阴极片，其特征在于，包括：

集流体(10)；

第一涂层(1)，涂覆在所述集流体(10)的表面；

第二涂层(2)，涂覆在所述第一涂层(1)的表面；

隔绝涂层(3)，涂覆在所述第二涂层(2)的表面；

所述第一涂层(1)包括纳米级材料和补锂材料(4)，所述第二涂层(2)为颗粒材料。

2.如权利要求1所述的一种阴极片，其特征在于：所述纳米级材料为磷酸铁锂、陶瓷或碳材料。

3.如权利要求1所述的一种阴极片，其特征在于：所述颗粒材料为阴极活性材料。

4.如权利要求1所述的一种阴极片，其特征在于：所述隔绝涂层(3)为硅烷或硅脂。

5.如权利要求1所述的一种阴极片，其特征在于：所述隔绝涂层(3)的面积大于等于所述第二涂层(2)的面积。

6.如权利要求1所述的一种阴极片，其特征在于：所述第一涂层(1)、所述第二涂层(2)及所述隔绝涂层(3)的总厚度小于等于300μm。

7.如权利要求1所述的一种阴极片，其特征在于：所述集流体(10)的两面均涂覆所述第一涂层(1)、所述第二涂层(2)及所述隔绝涂层(3)。

8.如权利要求1所述的一种阴极片，其特征在于：所述第一涂层(1)、所述第二涂层(2)及所述隔绝涂层(3)均为平面层状结构。

9.如权利要求1所述的一种阴极片，其特征在于：所述补锂材料(4)嵌入所述纳米级材料内。

10.一种锂离子电池，其特征在于：包括权利要求1-9任意一项所述的阴极片。

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