[发明专利]复合正极极片、锂二次电池

说明书

本发明涉及一种复合正极极片、锂二次电池，属于锂电池正极技术领域。本发明的复合正极极片包括集流体和设置在集流体表面的正极涂层；正极涂层由至少两层的梯度涂层构成，每层梯度涂层包括正极活性材料，正极活性材料由高容量正极材料和高安全正极材料组成；至少两层梯度涂层中的高容量正极材料的含量由内向外呈梯度降低分布，至少两层梯度涂层中的高安全正极材料的含量由内向外呈梯度升高分布。外侧梯度涂层中高安全正极材料含量较高，有利于降低对电解质材料的催化作用，内侧梯度涂层中，高容量正极材料含量较高，具有较高的比容量，且少量高安全正极材料的存在，有利于防止高容量正极材料热失控，提高安全性，实现了能量密度与安全性的兼容。

技术领域

本发明涉及一种复合正极极片、锂二次电池，属于锂电池正极技术领域。

背景技术

电池作为储能设备促进了便携电子设备与新能源汽车的发展。锂离子电池因具有高能量密度、高功率密度、长寿命、无记忆效应等优点成为了便携式电子产品电池与动力电池的首选。随着电子设备进步及新能源汽车的普及，对锂离子电池的安全性和能量密度提出了更高的要求。

钴酸锂、镍钴锰酸锂(NCM)、镍钴铝酸锂(NCA)与富锂相正极材料为高容量正极材料，高容量正极材料的比容量高，安全性能差，因此，高容量正极材料在给锂离子电池带来能量密度提升的同时，也带来了安全隐患。锰酸锂、磷酸铁锂、磷酸铁锰锂等正极材料为高安全正极材料，高安全正极材料的安全性能较好，但比容量低，因此，高安全正极材料使得锂离子电池具有较高的安全性能，但比容量较低。为解决上述问题，需要提供一种正极，能够使得锂离子电池兼顾高容量的高安全。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种复合正极极片，实现比容量与安全性的兼顾。

本发明的第二个目的在于提供一种锂二次电池。

本发明的技术方案如下：

一种复合正极极片，包括集流体和设置在集流体表面的正极涂层；所述正极涂层由至少两层的梯度涂层构成，每层梯度涂层包括正极活性材料，所述正极活性材料由高容量正极材料和高安全正极材料组成；至少两层梯度涂层中的高容量正极材料的含量由内向外呈梯度降低分布，至少两层梯度涂层中的高安全正极材料的含量由内向外呈梯度升高分布。

正极涂层中，高容量正极材料和高安全正极材料含量相同的相邻层为一层梯度涂层，例如，若正极涂层包含五层结构，五层结构中的正极活性材料的组成由内向外依次为第一层(90％高容量正极材料和10％高安全正极材料)、第二层(90％高容量正极材料和10％高安全正极材料)、第三层(30％高容量正极材料和70％高安全正极材料)、3第四层(30％高容量正极材料和70％高安全正极材料)、第五层(30％高容量正极材料和70％高安全正极材料)，则第一层和第二层为一个梯度涂层，第三层、第四层和第五层为一个梯度涂层，即该五层结构为两层梯度涂层。

至少两层梯度涂层中与集流体邻近的梯度涂层为内，远离集流体的梯度涂层为外。因此，至少两层梯度涂层中的高容量正极材料的含量由内向外呈梯度降低分布指的是，靠近集流体的梯度涂层中的高容量正极材料的含量较高，远离集流体的梯度涂层中的高容量正极材料的含量较低。至少两层梯度涂层中的高安全正极材料的含量由内向外呈梯度升高分布指的是，靠近集流体的梯度涂层中的高安全正极材料的含量较低，远离集流体的梯度涂层中的高安全正极材料的含量较高。

正极涂层中还包括常规的辅料，如导电添加剂、粘接剂。导电添加剂为本领域常规的导电添加剂，例如，可以为炭黑、乙炔黑、科琴黑、碳纳米管、石墨烯中的一种或两种以上。粘结剂为本领域常规的粘结剂，例如，可以为PVDF(聚偏氟乙烯)、PI(聚酰亚胺)中的一种或两种以上。

梯度涂层的层数越多，梯度变化越平缓，越有利于实现能量密度和高安全的协同提升，但考虑到成本，梯度涂层的层数可以为2层、3层或4层。