[发明专利]一种正极片及其制备方法和电池

说明书

本发明提供了一种正极片及其制备方法和电池，所述正极片包括正极集流体和设置在所述正极集流体至少一侧表面的正极活性物质层，所述正极活性物质层具有孔结构，所述孔结构内嵌设有富锂化合物。本发明通过在正极活性物质层中设置孔结构，富锂化合物嵌设在孔结构内部，在补锂的同时，也能避免富锂化合物影响正极活性物质层的电子与锂离子传输，从而不会影响电芯的电化学性能，提升电芯的循环性能，在提高电芯首效的同时，也能提升电芯的能量密度。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体而言，涉及一种正极片及其制备方法和电池。

背景技术

锂离子电池较高的能量密度、较长的循环寿命以及环境友好等优点，被大量应用在手机、笔记本电脑等便携式电子产品和新能源汽车上。尤其对于新能源汽车，发展新能源汽车可以有效缓解能源与环境问题，而动力电池是解决新能源汽车“里程焦虑”的关键因素。研究兼顾高能量密度和快充性能的动力电池，是如今新能源汽车领域至关重要的一环。

商业化锂离子电池负极材料主要是碳素类材料及硅碳类材料，相比于正极材料而言，负极材料比容量较高，但是其首次循环的库伦效率通常较低，碳素类材料可以达到90％，而硅基材料仅能达到80％。造成此现象的原因，是锂离子电池首次充放电过程中，部分锂离子与电解液成分在负极材料表面生成SEI膜，损失一部分容量，导致首次循环的库伦效率较低。低库伦效率意味着需配比更多的正极材料，以补充该部分容量损失，而正极材料配比的增大，则带来电池整体重量的增加，以及能量密度的下降。

预锂化，即补锂技术，是解决负极材料首效偏低的重要策略之一。预锂化策略目前主要应用在锂离子电池中，其主要目的，在于抵消锂离子电池化成过程中消耗掉的锂离子，从而提高电池的首次效率。由于正极预锂化操作简单，易于实施，目前正极预锂化是实现预嵌锂技术的重要方案之一，主要方法是将正极补锂材料(例如无机锂盐和有机锂盐)和正极活性材料混合在一起，涂覆在正极集流体上，通过热压化成，将补锂材料的锂源补充进电池中，以弥补首次充放电损失的活性锂。但是无机锂盐补锂材料在化成后会留下无活性的固体材料(比如Al₂O₃、Fe₂O₃、Li₂O等)，而有机锂盐补锂材料在化成后会产生大量气体，导致在正极活性材料层产生大量气孔，损害正极层的界面，无论是无活性的固体材料还是气孔都会对正极材料层的电子与锂离子传输产生阻碍，影响电池的电化学性能，从而导致能量密度的下降。

发明内容

本发明旨在解决现有技术的预锂化方法在补锂的同时，补锂材料的残留物会影响电池的电化学性能的问题。

为解决上述问题，本发明第一方面提供一种正极片，包括正极集流体和设置在所述正极集流体至少一侧表面的正极活性物质层，所述正极活性物质层具有孔结构，所述孔结构内嵌设有富锂化合物。

进一步地，多个所述孔结构与所述正极集流体垂直设置，且多个所述孔结构均匀分布在所述正极活性物质层中。

进一步地，所述孔结构为盲孔，所述孔结构的深度不超过所述正极活性物质层厚度的三分之一。

进一步地，所述富锂化合物的嵌设深度小于所述孔结构的深度。

进一步地，所述正极活性物质层的孔隙密集度不高于60％。

进一步地，所述孔结构的孔径不大于2cm。

本发明第二方面提供一种电池，包括电芯，所述电芯包括正极片、负极片以及设置在所述正极片和所述负极片之间的隔膜，所述正极片、所述负极片和所述隔膜叠置或卷绕形成所述电芯，所述正极片为第一方面任一项所述的正极片。

本发明第三方面提供一种正极片的制备方法，包括如下步骤：

提供正极集流体，在所述正极集流体的表面涂敷正极活性物质浆料，经固化后形成正极活性物质层；