[发明专利]一种锂离子电池正极极片及其制备方法和含有该极片的锂离子电池

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，尤其涉及锂离子电池正极极片及其制备方法和含有该极片的锂离子电池。

背景技术

锂离子电池作为一种高性能新型绿色二次电池，在移动电话、笔记本、摄像机等数码市场中占据主要地位，已经成为民用电子产品的主要来源。近年来，随着科技的进步，电子产品、电动汽车、医疗设备和航天航空等领域对储能设备的要求日益提高，高能量密度、长循环寿命的锂离子电池得到广泛应用。对开发高能量、小型化、大倍率的新型电极材料提出了越来越高的要求。但困扰锂离子电池关键性技术集中在能够兼有高容量、快速充放电能力以及低成本的新型电极材料上。其中，传统的LiCoO₂容量低、成本高；LiNiO₂合成条件苛刻，可逆性差；价格相对低廉的LiFePO₄离子导电率低，而实际比容量仅约160mAh/g。采用这些正极材料的锂离子电池很难满足高容量、高能量密度的产品需求。

富锂型锰基固溶体材料（xLi₂MnO₃.(1-x)LiMO₂）作为一类高容量材料，主要是由Li₂MnO₃与层状材料LiMO₂(M=Co, Fe， Ni_1/2Mn_1/2…)形成的固溶体。它具有现有正极材料近两倍的高比容量；并以锰金属为基础原料，可显著降低产品成本。基于此，富锂型锰基固溶体材料及其体系已成为当前锂离子蓄电池正极材料的研究热点。然而，该类材料较差的倍率性能、较大的首次不可逆损失以及不可逆相变等这些不利因素限制其商业化应用。与此同时，该材料在循环和储存过程中出现金属溶出并沉积于负极，使得负极电解质界面膜的组分、结构与性能劣化，导致缩短电池的使用寿命。

发明内容

本发明为解决现有技术中锰基固溶体材料导电性差、结构稳定性差、容量保持率低的技术问题，提供一种导电性好、结构稳定性好，容量保持率高的含锰基固溶体材料的锂离子电池正极片及其制备方法和含有该正极极片的锂离子电池。

本发明提供了一种锂离子电池正极极片，该正极极片包括集流体、位于集流体正反两面的正极活性膜层和位于集流体与正极活性膜层之间的导电膜层；所述正极活性膜层包含第一粘结剂、正极导电剂、稀土氧化物和正极活性物质。

本发明还提供了一种本发明所述的正极极片的制备方法，该方法包括以下步骤：

S1，制备导电膜层：配制含有导电活性物质、第二粘结剂和极性溶剂的第一混合溶液并将其涂覆于正极集流体正反两面上，然后真空干燥得到涂覆有导电膜层的正极集流体；

S2，制备活性膜层：配制含有有机溶剂、第一粘结剂、正极导电剂、稀土氧化物和正极活性物质的第二混合物并将其涂布在涂覆有导电膜层的正极集流体的表面上，烘干即得到正极极片。

本发明还提供了一种锂离子电池，该电池包括壳体、位于壳体内部的极芯、密封壳体的盖板及位于壳体内部处于极芯之间的电解液；所述极芯包括正、负极片及位于正负极片之间的隔膜；所述正极片为本发明所述的正极极片。

本发明中的正极极片中的导电涂层不仅有效增强了活性膜层与正极集流体之间的粘结力，而且改善材料的电接触、降低电池阻抗，从而提高电池的放电效率和倍率性能，并且电池电极不易极化，从而延长了电池使用寿命。正极活性膜层中掺杂的稀土氧化物一方面可以消耗电解质中氢氟酸，降低氢氟酸对活性材料的侵蚀作用，稀土元素另一方面可以钉扎在晶界上，达到抑制金属元素溶出，改善电池循环性能和使用寿命。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种锂离子电池正极极片，该正极极片包括集流体、位于集流体正反两面的正极活性膜层和位于集流体与正极活性膜层之间的导电膜层；所述正极活性膜层包含第一粘结剂、正极导电剂、稀土氧化物和正极活性物质。

本发明所述的离子电池正极极片，在集流体正反两面涂有导电膜层作为过渡粘结层，起着增强活性膜层与集流体的粘结强度和改善正极极片的导电性能的作用；然后在干燥的导电膜层上涂覆正极活性膜层，该正极活性膜层涂覆中掺有稀土氧化物改性剂，起着降低氢氟酸和钉扎晶界的作用，抑制金属元素溶出，改善电池循环性能和使用寿命。