[发明专利]一种正极片及锂离子电池

说明书

为克服现有高镍锂离子电池存在的阻抗高和高温循环寿命不足问题，本发明提供了一种正极片，包括正极集流体和形成于所述正极集流体上的正极材料层，其特征在于，所述正极材料层包括式I所示的高镍正极材料和式II所示的化合物：Li_aNi_qCo_yM_zO₂ 式I;其中，0.9≤a≤1.2，0.7≤q≤1，y≥0，z≥0，且q+y+z＝1，M选自Mn及Al中的一种或两种；所述正极片满足以下条件：0.05≤(b/10)*(h/x)≤15；且0.005≤b≤1，0.7≤x≤1，80≤h≤140。同时，本发明还公开了包括上述正极片的锂离子电池。本发明提供的正极片能够充分发挥式II所示的化合物与高镍正极材料和正极材料层厚度之间的协同效应，使高镍正极材料具有较高的结构稳定性和耐氧化性，改善电池的循环和阻抗性能。

技术领域

本发明属于储能电子件技术领域，具体涉及一种正极片及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池因其具有工作电压高、自放电小、循环寿命长、无记忆效应、环境友好且安全性能好等优点，已经迅速占领了消费类电子市场并在动力储能领域应用急剧扩张。随着锂离子电池在电动汽车、大型储能站以及移动储能设备等领域的应用，进一步提高锂离子电池的能量密度和安全性能迫在眉睫。

高镍正极材料由于其理论比容量相比于其他正极活性材料高的特点成为了研究和应用的热点。然而在使用过程中高镍正极材料界面过渡金属离子的催化和表面效应使得常规电解液会发生显著的氧化分解反应，从而引起电池电化学性能的劣化；另外高镍正极材料的脱锂量更大，因此会导致结构稳定性差，导致过渡金属发生还原反应溶出而引起界面副反应，从而增加锂离子电池的风险。

针对高镍上述问题，目前常采用在电解液中引入成膜添加剂来钝化高镍正极材料的表面，渐少副反应的同时提高循环性能；引入防过充、阻燃等功能添加剂来提高安全性能。但通过电解液中引入成膜添加剂和防过充、阻燃等功能添加剂难以使锂离子电池兼顾阻抗、循环和安全等综合性能。

发明内容

针对现有高镍锂离子电池存在的阻抗高和高温循环寿命不足问题，本发明提供了一种正极片及锂离子电池。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一方面，本发明提供了一种正极片，包括正极集流体和形成于所述正极集流体上的正极材料层，其特征在于，所述正极材料层包括式I所示的高镍正极材料和式II所示的化合物：

Li_aNi_qCo_yM_zO₂式I

其中，0.9≤a≤1.2，0.7≤q≤1，y≥0，z≥0，且q+y+z＝1，M选自Mn及Al中的一种或两种；

其中，R₁、R₂、R₃各自独立地选自1-5个碳原子的烷基、1-5个碳原子的氟代烷基、1-5个碳原子的醚基、1-5个碳原子的氟代醚基、2-5个碳原子的不饱和烃基，且R₁、R₂、R₃中的至少一个为2-5个碳原子的不饱和烃基；

所述正极片满足以下条件：

0.05≤(b/10)*(h/x)≤15；

且0.005≤b≤1，0.7≤x≤1，80≤h≤140；

其中，b为正极材料层中式II所示的化合物的质量百分含量，单位为％；

x为高镍正极材料中Ni元素：(Ni元素+Co元素+M元素)的摩尔比值；

h为正极集流体单面的正极材料层的厚度，单位为μm；