[发明专利]一种具有补锂功能的正极及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种具有补锂功能的正极及其制备方法和应用，所述正极包括集流体和设置于所述集流体的至少一侧表面的补锂功能层，所述补锂功能层包括并排设置的正极活性材料层和第一补锂层，所述第一补锂层位于所述正极活性材料层的两侧；所述第一补锂层中的补锂材料在释放锂离子后极片电阻率大于或等于14000Ω·cm。本发明在集流体表面设置正极活性材料层和补锂层，采用含有特定补锂材料的补锂层替代原有的陶瓷层，使补锂层位于正极活性材料层的两侧，其不仅能够起到补锂效果，还能够在脱锂后发挥绝缘作用，防止电池的正负极短路，替代无储锂能力的陶瓷层，提高电池整体的能量密度。

技术领域

本发明属于电池技术领域，涉及一种具有补锂功能的正极及其制备方法和应用。

背景技术

目前，随着电动汽车和大型储能装置的快速发展，人们对高能量密度锂离子电池的需求也逐渐增加，通过正极补锂剂进行预锂化的研究越来越多，行业内关于正极补锂剂的普遍用法为在匀浆过程中将正极主材、导电剂、粘结剂、以及正极补锂添加剂按照一定比例通过混合搅拌的做法，制成正极浆料，然后将正极浆料按照一定的面密度涂布后与负极片组装，制成电池。相比于正极主材，添加剂有4～8倍于主材的容量，而后即可在化成或分容的过程通过一定的电位将富锂的补锂添加剂中的锂离子释放出来，一方面补充负极形成的SEI膜对正极锂源的消耗，另一方面还可以将多余的锂离子储存在负极材料中，补充后续循环过程中锂离子的损失。

CN110137433A公开了一种向锂离子电池正极片补锂的方法，其先将正极浆料涂覆于正极片的表面，然后立即将正极补锂添加剂喷洒在正极片表面，干燥后得到正极片，能够提高电池的能量密度，并能显著改善电池的循环性能。CN105702913A公开了一种正极及其制备方法，其在导电基体上依次设置补锂层和正极活性材料层，补锂层中添加含锂化合物，在电池的循环过程中达到补锂效果，制备工艺简单，提高锂电池的能量密度。CN110993933A提供一种锂离子电池的正极材料，包括高容量正极活性材料、补锂材料、导电剂及粘结剂，通过调控正极材料中各物质的种类和比例，提高正极活性材料的容量发挥，很好的弥补了首次不可逆容量损失所消耗的活性锂，进而提高了锂离子电池的能量密度。

现有技术中的补锂方式大多是将补锂材料与正极活性材料混合，或在集流体和正极活性材料层之间设置补锂层，这种补锂方式会影响正极活性材料的电化学性能；同时，工业化生产时，为避免电池短路，一般在补锂层和正极活性材料层的两端设置绝缘的陶瓷层，其降低了电池的能量密度，限制了补锂材料的补锂效果，进一步降低了锂离子电池的电化学性能。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种具有补锂功能的正极及其制备方法和应用。本发明在集流体表面设置正极活性材料层和补锂层，采用含有特定补锂材料的补锂层替代原有的陶瓷层，使补锂层位于正极活性材料层的两侧，其不仅能够起到补锂效果，还能够在脱锂后发挥绝缘作用，防止电池的正负极短路，替代无储锂能力的陶瓷层，提高电池整体的能量密度。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种具有补锂功能的正极，所述正极包括集流体和设置于所述集流体的至少一侧表面的补锂功能层，所述补锂功能层包括并排设置的正极活性材料层和第一补锂层，所述第一补锂层位于所述正极活性材料层的两侧；

所述第一补锂层中的补锂材料在释放锂离子后极片电阻率大于或等于14000Ω·cm。

本发明中，第一补锂层中的补锂材料在释放锂离子后极片电阻率例如可以是14000Ω·cm、15000Ω·cm、16000Ω·cm、18000Ω·cm、20000Ω·cm、25000Ω·cm或30000Ω·cm等。