[发明专利]含低溶胀石墨涂层的正极和锂电池

说明书

本公开涉及一种含低溶胀石墨涂层的正极和包含该正极的锂电池。所述正极包括：正极集流体；在正极集流体一侧涂覆的低溶胀石墨层；在所述低溶胀石墨层上涂布的第一复合涂层；和在正极集流体另一侧涂覆的第二复合涂层，所述第一复合涂层和第二复合涂层各自独立地为正极活性物质与低溶胀石墨形成的混合涂层，所述低溶胀石墨振实密度为0.9～1.4g/cm³。所述正极在组装成电池后，能够具有提高的电池充放电循环性能和安全性能。

技术领域

本公开涉及锂电池技术领域，具体涉及一种含低溶胀石墨涂层的正极和包含该正极的锂电池。

背景技术

近年来，在新能源汽车领域，锂离子电池的需求逐年增加。由于正极材料的比容量远小于负极材料，但电池的容量由正极材料的容量决定，所以开发高容量高功率型的正极材料迫在眉睫。

大多数的锂离子电池正极材料以钴酸类、磷酸铁锂等为主，其中Ni、Go等资源有限，磷酸铁锂安全性较好，但导电性差，倍率性能较低，导致低温时电动汽车出现充放电困难等现象，降低了电动汽车的循环使用寿命。

石墨具有价格低廉、来源广泛、导电性好等优点，以往也有使用该材料以提高正极活性物质导电性的案例，但石墨对电解液选择性较高，大电流放电性能不好，充放电过程中，会引起石墨体积膨胀或溶胀，使电极循环性能衰减。

CN201610978029.6公开了一种磷酸铁锂/柔性石墨复合电池正极材料，使柔性石墨均匀分散在复合材料中，以提高正极材料导电性及电池的倍率充放电性能。

CN201611239144.8公开了一种富锂锰基材料锂离子电池正极及包含该正极的锂离子电池，通过在正极集流体与正极活性物质间涂覆一层石墨与聚偏氟乙烯混合涂层，降低电池内阻。

发明内容

本公开的发明人发现，在CN201610978029.6的情况下，在充放电过程中，该正极复合材料虽然能够在体积变化时保持导电网络结构不被破坏，但无法避免电池因体积溶胀而引起的系列副反应，导致容量保持率逐渐下降，而在CN201611239144.8的情况下，充放电过程中石墨与电解液接触导致体积溶胀，不利于锂电池循环性能的改善。因此，需要开发能够避免电池体积溶胀，改善电池充放电循环性能和安全性能的技术。

为了解决上述问题，本公开的发明人经过各种尝试，意外地发现，当采用低溶胀石墨(简称LSG)作为正极材料，并对正极结构进行特殊设计，所得到的正极在组装成电池后，能够具有提高的电池充放电循环性能和安全性能。

本公开一方面涉及一种正极，其包括：

正极集流体；

在正极集流体一侧涂覆的第一低溶胀石墨层；

在所述低溶胀石墨层上涂布的第一复合涂层；

在正极集流体另一侧涂覆的第二复合涂层，和

任选地，在正极集流体和第二复合涂层之间的第二低溶胀石墨层

所述第一复合涂层和第二复合涂层各自独立地为正极活性物质与低溶胀石墨形成的混合涂层，

所述低溶胀石墨振实密度为0.9～1.4g/cm³。

本公开中，通过在正极集流体一侧或两侧涂覆LSG层，以及正极活性物质与LSG形成的混合涂层，不仅减小了正极活性物质与集流体间的界面阻力，而且增大了首次充放电的可逆比容量，降低因与电解液接触而导致的体积溶胀，降低了电池内阻，提高了电池充放电循环性能。另外，由于石墨自身的导电特性，当该正极材料电池受到外界冲击或与负极发生短路时，正极石墨层会扩大电量承受范围(会将短路部分电子导走)，将相同量的导热面积扩大，降低爆炸或起火风险，提高电池的安全性能。