[发明专利]一种锂离子二次电池的正极片及包括该正极片的电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子二次电池的正极片，还涉及包括该正极片的锂离子二次电池。

背景技术

一般来说，锂离子二次电池的正极片含有导电基体和涂覆在该导电基体两面的正极材料层，所述正极材料层含有正极活性物质和粘结剂，有时还含有导电剂。为了保证锂离子二次电池具有较高的容量，要求锂离子二次电池正极极片的双面面密度大于或等于40毫克/厘米²。

在目前商用的锂离子二次电池的正极活性物质中，锂钴氧(LiCoO₂)凭借良好的循环(可逆充放电大于500次)和较大的放电容量(140毫安小时/克)以及高的放电平台而占据了大于95％的市场份额。但是LiCoO₂本身有着无法弥补的缺陷，一是钴属于稀有金属，在地壳中的储量极少，因而价格昂贵；二是LiCoO₂作为正极材料的电池在电池过充或过热时会与电解液发生剧烈反应，放出大量的热量而导致电池失火或爆炸，因此安全性能较差。

自上个世纪九十年代以来，价格较低同时对环境没有污染的锂镍氧(LiNiO₂)、镍锰氧(LiMn₂O₄)一直被认为是最有可能替代LiCoO₂的材料。

近年的研究表明，LiNiO₂的层状结构稳定性差，化学计量的LiNiO₂在低温下难以合成，而高温合成条件下又会发生锂镍的混合占位。通过精确的条件控制(氧气气氛中750℃温度下培烧24小时)，才可以合成LiNiO₂。它是有较高的初始比容量(初始充电容量达到200毫安小时/克)，但是循环性能特别差，在10个循环之后容量即低于LiCoO₂。

LiMn₂O₄虽然合成简单、价格便宜并且安全性好，但是LiMn₂O₄比容量小(120毫安小时/克)，而且在高温条件下(例如55℃以上)的循环寿命较差，尽管经过成分掺杂和表面化学处理，循环寿命仍无法满足实际使用的要求。因此，锂电池工业，特别是大功率动力锂电池需要一种成本较低、容量较大和更加安全的正极活性物质。

CN1821063A公开了一种合成类球形磷酸金属盐的方法，该磷酸金属盐LiMPO₄可以作为一种锂离子电池阴极材料，具有循环性能优良，安全性能好的优点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使锂离子二次电池具有高倍率、大电流放电性能的锂离子二次电池的正极片，并提供包括该正极片的锂离子二次电池。

本发明提供了一种锂离子二次电池的正极片，该正极片含有导电基体和涂覆在该导电基体两面的正极材料层，所述正极材料层含有正极活性物质和粘结剂，所述正极活性物质含有橄榄石结构的磷酸金属锂盐，其中，所述正极材料层的双面面密度为10至小于40毫克/厘米²，所述磷酸金属锂盐的粒子直径为0.5-5微米。

本发明还提供了一种锂离子二次电池，该锂离子二次电池包括电池壳体、电极组和电解液，电极组和电解液密封在电池壳体内，电极组包括依次卷绕或叠置的正极片、隔膜和负极片，其中，所述正极片为本发明的正极片。

本发明提供的锂离子二次电池的正极极片采用的正极活性物质为粒子直径0.5-5微米的橄榄石结构的磷酸金属锂盐，且双面面密度完全不同于常规的双面面密度，为10至小于40毫克/厘米²，这样的组合的本发明提供的正极片在相同敷料面积下涂覆的量较少，正极片厚度较薄，因此使得锂离子在正负极片之间脱嵌和嵌入经过的距离短，有利于短时间内大量锂离子的脱嵌，因此，采用本发明提供的正极片的锂离子二次电池的大电流、大倍率放电性能得到大大提高，而且，令人意外的是，同时，双面面密度的降低，并没有明显降低电池的容量。此外，由于橄榄石结构金属化合物锂盐本身结构比较稳定，所以采用本发明提供的正极片的锂离子二次电池还具有较高的安全性能。

具体实施方式

本发明的锂离子二次电池的正极片，含有导电基体和涂覆在该导电基体两面的正极材料层，所述正极材料层含有正极活性物质和粘结剂，所述正极活性物质含有橄榄石结构的磷酸金属锂盐，其中，所述正极材料层的双面面密度为10至小于40毫克/厘米²，所述磷酸金属锂盐的粒子直径为0.5-5微米。