本发明属于锂离子电池领域，涉及一种正极极片及其制备方法和应用。
背景技术：
：锂离子电池因为其高能量密度、优异的循环寿命、环境友好等突出优势，当下成为电动汽车领域的理想电源。主流的纯电动汽车可以做到单次充电300～500km的续航里程，可以满足短程内大部分出行需求。但对于长程旅行，仍然会存在里程焦虑。应国家对节能减排方面的政策要求，市场对混合动力类型的汽车需求越来越旺盛，因此对混合动力类型的电池需求也越来越多。相比于传统的纯电动电池偏重于能量密度要求，混合动力类型的电池则更偏重于功率密度的要求，因此在电池设计上的要求也会有所不同。cn111599984a公开了一种正极片和包含该正极片的锂离子电池及其制备方法。其所述正极片中包括正极碱性添加剂。所述正极片的制备方法包括：制备正极浆料，所述正极浆料中含有正极碱性添加剂，将所述正极浆料涂布在正极集流片上，之后进行辊压，模切后得到正极片。其所述能量密度高，循环性能好，但是功率密度较低。cn107863489a公开了一种锂离子电池正极及使用该正极的锂离子电池，所述电池正极包括集电体以及涂敷和/或填充在集电体上的正极材料；正极材料包括正极活性物质/碳基纳米网复合物、导电剂和粘合剂；正极活性物质以纳米颗粒形式均匀镶嵌在所述碳基纳米网的网格中。但是得到电池的能量密度较低。上述方案存在有能量密度或功率密度较低的问题，因此，开发一种兼顾能量密度和功率密度的正极极片是十分必要的。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种正极极片及其制备方法和应用，所述正极极片包括正极集流体和设置于所述正极集流体至少一面的正极材料层，所述正极材料层的涂层密度pd、材料颗粒度d50及正极材料层的涂覆面密度ρ满足关系：pd＝3.9-1.57*ρ/(100+d50)，本发明所述正极极片具有良好的功率性能和能量密度。为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：第一方面，本发明提供了一种正极极片，所述正极极片包括正极集流体和设置于所述正极集流体至少一面的正极材料层，所述正极材料层的涂层密度pd、材料颗粒度d50及正极材料层的涂覆面密度ρ满足关系：pd＝3.9-1.57*ρ/(100+d50)。上述公式中，pd为涂层密度＝材料层的厚度/材料层的涂覆面密度；材料层的厚度测试方法：万分尺测试冷压后的极片厚度，减掉基材的厚度，得到材料层的厚度；材料层的涂覆面密度测试方法：天平测试特定面积极片的重量，减掉基材的重量，得到材料层的涂覆重量，再除以面积，得到材料层的涂覆面密度。pd的单位为g/cm3，涂覆面密度ρ的单位是g/m2，正极材料颗粒度d50的单位是μm，在计算过程中不计单位，也即计算时仅采用数值即可。示例性地，当ρ为60g/m2、d50为5μm时，ρ相应的数值为60、d50相应的数值5，那么pd＝3.9-1.57*60/(100+5)＝3.0，也即pd为3.0g/cm3。传统的纯电动电池一般会选择高的压实密度，适中的正极材料颗粒度，高的面密度，从而获得高的能量密度，但会牺牲功率密度；而混合动力类型的电池则选择的是较低的压实密度，偏小的正极材料颗粒度，以及低的面密度，从而获得高的功率密度，但会使能量密度偏低本发明所述正极片的压实密度、正极材料的颗粒度以及面密度是影响功率性能的关键因素，本发明通过控制正极材料层的涂层密度pd、材料颗粒度d50及正极材料层的涂覆面密度ρ的关系，可以制得兼顾高能量密度和功率密度的正极极片。优选地，所述正极材料层的涂覆面密度ρ为55～81g/m2，例如：55g/m2、60g/m2、65g/m2、70g/m2、75g/m2或81g/m2等。优选地，所述正极材料颗粒度d50为2～10μm，例如：2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm或10μm等。优选地，所述涂层密度pd为2.65～3.15g/cm3，例如：2.65g/cm3、2.7g/cm3、2.75g/cm3、2.8g/cm3、2.9g/cm3、3g/cm3、3.1g/cm3或3.15g/cm3等。优选地，所述正极材料层包括活性物质。优选地，所述活性物质的化学式为lianixcoym1-x-yo2，其中m包括mn和/或al，0.8<a<1.5，例如：0.9、1、1.1、1.2、1.3或1.4等，0<x<1，例如：0.1、0.3、0.5、0.7或0.9等，0<y<1，例如：0.1、0.3、0.5、0.7或0.9等，0<x+y<1。优选地，所述正极材料层包括导电剂和粘接剂。优选地，所述导电剂包括炭黑、导电石墨、碳纤维、碳纳米管、石墨烯或科琴黑中的任意一种或至少两种的组合。优选地，所述粘接剂包括聚偏氟乙烯、丁苯橡胶、海藻酸钠或聚乙烯醇中的任意一种或至少两种的组合。第二方面，本发明提供了一种如第一方面所述正极极片的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)将正极活性物质、辅料及溶剂混合，得到正极浆料；(2)将步骤(1)所述的正极浆料涂布在集流体上，得到正极极片。第三方面，本发明提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池包含如第一方面所述的正极极片。相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：(1)本发明通过控制正极材料层的涂层密度pd、材料颗粒度d50及正极材料层的涂覆面密度ρ的关系，可以制得兼顾高能量密度和功率密度的正极极片。(2)使用本发明所述正极极片制得电芯的直流内阻可达2.12mohm以下，峰值放电功率可达1005w以上。具体实施方式下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。实施例1本实施例提供了一种正极极片，所述正极极片通过如下方法制得：(1)将30kglini0.6co0.2mn0.2o2、1.78kg炭黑、0.52kg聚偏氟乙烯及30kgn-甲基吡咯烷酮混合，得到正极浆料；(2)设置涂覆面密度ρ为60g/m2，正极材料颗粒度d50为6μm，涂层密度pd为3.01g/cm3，将步骤(1)所述的正极浆料涂布在集流体上，得到正极极片。实施例2本实施例提供了一种正极极片，所述正极极片通过如下方法制得：(1)将30kglini0.33co0.33mn0.33o2、1.78kg碳纳米管、0.52kg聚偏氟乙烯及14.51kgn-甲基吡咯烷酮混合，得到正极浆料；(2)设置涂覆面密度ρ为70g/m2，正极材料颗粒度d50为8μm，涂层密度pd为2.88g/cm3，将步骤(1)所述的正极浆料涂布在集流体上，得到正极极片。实施例3本实施例与实施例1区别仅在于，设置涂覆面密度ρ为55g/m2，涂层密度pd为3.08g/cm3，其他条件与参数与实施例1完全相同。实施例4本实施例与实施例1区别仅在于，设置涂覆面密度ρ为81g/m2，涂层密度pd为2.7g/cm3，其他条件与参数与实施例1完全相同。实施例5本实施例与实施例1区别仅在于，设置正极材料颗粒度d50为2μm，涂层密度pd为2.98g/cm3，其他条件与参数与实施例1完全相同。实施例6本实施例与实施例1区别仅在于，设置正极材料颗粒度d50为10μm，涂层密度pd为3.04g/cm3，其他条件与参数与实施例1完全相同。对比例1本实施例与实施例1区别仅在于，设置涂覆面密度ρ为50g/m2，设置正极材料颗粒度d50为12μm，涂层密度pd为3.2g/cm3，其他条件与参数与实施例1完全相同。对比例2本实施例与实施例1区别仅在于，设置涂覆面密度ρ为85g/m2，设置正极材料颗粒度d50为1μm，涂层密度pd为2.58g/cm3，其他条件与参数与实施例1完全相同。性能测试：将实施例1-6和对比例1-2得到的正极极片制成电芯，在50％soc下，250a电流放电10s，记录初始电压v0和结束电压v1，得到电芯直流内阻(dcr)＝(v0-v1)/250*1000mohm，在50％soc下，测试满足放电10s，放电结束电压大于等于截止电压的峰值放电功率。测试结果如表1所示：表1电芯直流内阻(dcr)峰值放电功率实施例12.05mohm1040w实施例22.03mohm1050w实施例32.06mohm1035w实施例42.08mohm1025w实施例52.07mohm1030w实施例62.12mohm1005w对比例12.34mohm911w对比例22.42mohm881w由表1可以看出，由实施例1-6可得，使用本发明所述正极极片制得电芯的直流内阻可达2.12mohm以下，峰值放电功率可达1005w以上。由实施例1和实施例3-4对比可得，涂覆面密度会影响制得正极极片的性能，将涂覆面密度控制在55～81g/m2，可以制得功率密度和能量密度均较好的正极极片。由实施例1和实施例5-6对比可得，正极材料颗粒度d50会影响制得正极极片的性能，将正极材料颗粒度d50控制在2μ～10μm，可以制得功率密度和能量密度均较好的正极极片。由实施例1和对比例1-2对比可得，本发明所述正极极片的涂层密度pd控制在2.65～3.15g/cm3，可以大幅度提高正极极片的功率密度和能量密度。申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属
技术领域：
的技术人员应该明了，任何属于本
技术领域：
的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。当前第1页12