[发明专利]一种正极及其制备方法以及锂离子二次电池

说明书

技术领域

本发明是关于一种正极及其制备方法以及包括该正极的电池，具体地说，本发明是关于一种正极及其制备方法以及包括该正极的锂离子二次电池。

背景技术

锂离子二次电池指分别用两个能可逆地嵌入与脱嵌锂离子的化合物作为正负极构成的离子电池。因其比能量高、工作电压高、工作温度范围宽、自放电率低、循环寿命长、无污染、重量轻、安全性能好等优点，因而应用领域广泛。

锂离子二次电池通常包括电池壳体和密封在该电池壳体内的电极组和电解液；所述电极组包括正极、负极、以及位于正极和负极之间的隔膜；所述正极包括正极集电体及涂覆其上的正极材料；所述正极材料包括正极活性物质和粘合剂，选择性含有导电剂。所述负极包括负极集电体及涂覆其上的负极材料；所述负极材料包括负极活性物质和粘合剂。

锂离子二次电池常用的正极活性物质可以为锂钴氧、锂镍氧、锂锰氧、锂镍钴氧、锂镍锰氧、锂锰钴氧和锂镍锰钴氧，一般所述正极活性物质的中值粒径D₅₀为10-15微米。这些正极活性物质可以分成两类：一类正极活性物质(如锂钴氧、锂镍氧和锂镍钴氧)比容量不低于140毫安时/克，能制成高体密度的正极材料，因而由该类正极活性物质制备的电池在电池容量方面可以满足使用的要求，但是由该类正极活性物质制备的电池的热稳定性差，存在安全隐患；另一类含锰的正极活性物质(如锂锰氧、锂锰钴氧、锂镍锰氧和锂镍锰钴氧)热稳定性好，制成电池后安全性好，但是由于该类正极活性物质的比容量不超过130毫安时/克，无法制成高体密度的正极材料，因而使制得的电池容量不足。

现有技术存在用上述两类不同的正极活性物质的混合物制备电池正极的情况，但是选用两类正极活性物质混合物会使正极材料体密度达不到单独使用上述第一类正极活性物质所能达到的体密度水平，从而使电池容量偏低。但是不加入第二类正极活性物质，又不能起到提高电池安全性的作用。

综上所述，无论选用单一正极活性物质，还是选用不同种类的正极活性物质的混合物，现有技术的正极都很难兼顾电池容量和安全性的要求。

发明内容

本发明的目的是克服现有的锂离子二次电池正极不能兼顾电池容量和电池安全性的缺点，提供一种使锂离子二次电池容量高且安全性好的正极。

本发明的第二个目的是提供上述正极的制备方法。

本发明的第三个目的是提供使用上述正极的锂离子二次电池。

本发明的发明人发现，现有技术采用上述两类的正极活性物质的混合物所制备的正极材料体密度低，是导致锂离子二次电池的电池容量和安全性不能兼顾的原因。经过研究本发明的发明人发现，通过使所述两类正极活性物质具有粒子直径差，可以使该两类正极活性物质按照如图1所示的方式排列在集电体上，从而使包括两类正极活性物质的正极材料体密度提高，继而达到同时改善电池容量和安全性的目的。

本发明提供了一种电池正极，该正极包括集流体和涂覆在该集流体上的正极材料；所述正极材料包括正极活性物质和粘合剂，其中，所述正极活性物质为正极活性物质A和正极活性物质B的混合物；所述正极活性物质A的粒子直径大于正极活性物质B的粒子直径；所述正极活性物质A和正极活性物质B的中值粒径D₅₀差值为3-10微米；所述正极活性物质A的比容量不小于140毫安时/克，所述正极活性物质B为含锰的正极活性物质。

本发明提供了上述电池正极的制备方法，该方法包括将含有正极材料的浆料涂覆在集流体上，干燥，压延，所述正极材料包括正极活性物质和粘合剂，其中，所述正极活性物质为正极活性物质A和正极活性物质B的混合物；所述正极活性物质A的粒子直径大于正极活性物质B的粒子直径；所述正极活性物质A和正极活性物质B的中值粒径D₅₀差值为3-10微米；所述正极活性物质A的比容量不小于140毫安时/克，所述正极活性物质B为含锰的正极活性物质。

本发明还提供了一种锂离子二次电池，该电池包括电池壳体和密封在该电池壳体内的电极组和电解液；所述电极组包括正极、负极、以及位于正极和负极之间的隔膜，其中，所述正极为本发明所述的正极。