[发明专利]锂离子电池及其正极片及其制备方法

说明书

本发明涉及锂离子电池领域，公开了一种锂离子电池及其正极片及其制备方法。正极片包括：集流体，在所述集流体上涂布有正极活性材料层、以及补锂材料层，在所述正极活性材料层上涂布有正极活性材料、导电剂、粘结剂的混合物；所述补锂材料层涂布有：Li₂S、过渡金属、导电剂和粘结剂的混合物。应用该技术方案在保证锂离子电池生产以及使用的安全性基础上，提高锂离子电池的可逆克容量。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，公开了一种锂离子电池及其正极片及其制备方法。

背景技术

石化能源逐渐枯竭和温室效应的日益严重促使研究者们不断探索可持续和清洁能源。自1991年sony首次商业化锂离子电池后，锂离子电池已在3C类数码产品中得到极大应用。由于锂离子电池相对传统铅酸蓄电池在循环寿命、体积能量密度和质量能量密度都更具有优势，近20年来众多技术人员都在致力于锂离子电池作为动力电池的商业化。

全电池的实际可用能量密度和循环寿命与锂离子电池的首次库伦效率和负极SEI膜的形成存在密切关系，被广泛使用的石墨首次效率理论值在90％至95％之间，具有更高能量密度的硬碳和硅碳材料的首次不可逆效率超过15％，导致其在形成固态电解质膜(SEI)的过程中消耗了大量的活性锂，从而造成了整个电芯的可逆克容量相对于理想可逆容量大大下降。

通过额外补锂，可以提高电芯的首次效率和可运行的活性锂总量，现有技术补锂方式主要有化学补锂，尤其是通过补锂添加剂的方式，工艺简单、成本低廉且补锂量可控，非常适合用于工业化生产。

现有的化学补锂方法主要是，把锂金属和负极活性物质复合，极片浸润电解液后锂金属为负极生成SEI提供充足的锂源。锂金属和负极活性物质复合的方法大部分都是锂粉或锂带与负极片压延复合。如专利CN201610015441.8、CN201210350770.X和CN201610509256.4都是基于金属锂与负极复合进行补锂的。

本发明人在进行本发明研究过程中发现，不管是锂金属还锂粉具有较低的电势和高化学反应活性，容易在空气中燃烧，存在很大的加工安全性问题，并且其与现有的溶剂和粘结剂存在兼容性问题，例如，稳定化锂金属粉末(SLMP)就会与常用的调浆溶剂NMP反应，产生爆炸危险。

另外，现有技术还有将电池设计成内置锂金属片制作成三电极的方式对系统补锂，例如CN201310336418.5和CN201310463949.0，锂金属暴露在空气中极易氧化发生燃烧危险，故这种方法同样存在极大的加工安全性问题，且锂金属与电解液反应活性较高，由于锂单质会与电解液发生反应，容易造成对电解液体系被破坏，最终影响整个电池的性能。

发明内容

本发明实施例的目的之一在于提供一种锂离子电池及其正极片及其制备方法，应用该技术方案在保证锂离子电池生产以及使用的安全性基础上，提高锂离子电池的可逆克容量。

第一方面，本发明实施例提供的一种适用于锂离子电池的正极片，包括：集流体，在所述集流体上涂布有正极活性材料层、以及补锂材料层，

在所述正极活性材料层上涂布有正极活性材料、导电剂、粘结剂的混合物；

所述补锂材料层涂布有：Li₂S、过渡金属、导电剂和粘结剂的混合物。

可选地，所述补锂材料层位于所述集流体与所述正极活性材料层之间。

可选地，所述补锂材料层中Li₂S和过渡金属总量、导电剂和PVDF的质量分数分别为：90％～98％，1％～5％、1％～5％。

可选地，所述补锂材料层中的Li₂S和过渡金属总量、导电剂和粘结剂的质量分数分别为：95％～97％，1.5％～2.5％、1.5％～2.5％。

可选地，所述Li₂S与过渡金属的摩尔比为2～1。