正极极片结构及其制备方法与流程

1.本发明涉及锂离子电池技术领域，特别是涉及一种正极极片结构及其制备方法。


背景技术：

2.当前锂离子电池的正极片常规是在铝箔上涂覆活性物质，但随着锂离子电池容量的提高，电池的安全性能越来越难以保证；为提高电池的安全性能，前案1(申请号：cn201821812658.2)提出了一种新的正极极片结构，这种极片结构共有两层活性物质和一种绝缘层物质，其中第二正极活性物质层在第一活性物质层上，第一活性物质层覆盖在集流体的位置，绝缘层物质涂覆盖在集流体的位置；第一活性物质层与绝缘层之间存在一定间隙；这种结构虽然提高了电池的安全性能，但由于第一活性物质层与绝缘层之间存在间隙，若针刺此位置，安全性能无法保证，因此此结构存在缺陷；
3.前案2在前案1的基础上将第一活性物质层与绝缘层之间有相互堆叠形成重叠部分，虽然这种结构可以提高安全性能，但第一活性物质层与绝缘层重叠会增加此处的厚度的增加，从而导致极片在冷压时存在过压的风险，进而影响电芯性能。


技术实现要素：

4.本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种不仅能够提高锂离子电池的安全性，还能避免正极极片出现过压、保证锂离子电池电学性能的正极极片结构及其制备方法。
5.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
6.一种正极极片结构的制备方法，包括以下步骤：
7.在集流体的表面涂覆第一活性物质，得到第一活性物质层；
8.在所述集流体背离所述第一活性物质的一面涂覆第二活性物质，得到第二活性物质层；
9.在所述第二活性物质层背离所述集流体的一面涂覆第三活性物质，得到第三活性物质层；
10.在所述第一活性物质层背离所述集流体的一面涂覆第四活性物质，得到第四活性物质层，其中，所述第四活性物质层与所述第一活性物质层平齐，所述集流体靠近所述第四活性物质层与所述第一活性物质层的一面留有空白区；
11.在所述空白区涂覆绝缘层，且所述绝缘层分别与第四活性物质层和所述第一活性物质层交界处平齐，得到正极极片前驱体；
12.对所述正极极片前驱体进行烘干操作，得到正极次极片；
13.对所述正极次极片进行辊压操作，得到所述正极极片结构。
14.在其中一个实施例中，所述第一活性物质、所述第二活性物质、所述第三活性物质及所述第四活性物质均为钴酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、磷酸铁钠、磷酸钒锂、磷酸钒钠、磷酸钒氧锂、磷酸钒氧钠、钒酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂、富锂锰基材料、镍钴铝酸锂
及钛酸锂中的至少一种。
15.在其中一个实施例中，所述第一活性物质、所述第二活性物质、所述第三活性物质及所述第四活性物质均还包括粘接剂。
16.在其中一个实施例中，所述粘接剂为聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素钠、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯及丁苯橡胶中的至少一种。
17.在其中一个实施例中，所述第一活性物质、所述第二活性物质、所述第三活性物质及所述第四活性物质均还包括导电剂。
18.在其中一个实施例中，所述导电剂为碳纳米管、导电炭黑、乙炔黑、石墨烯、科琴黑及碳纤维中的至少一种。
19.在其中一个实施例中，所述绝缘层包括无机粒子和聚合物中的至少一种。
20.在其中一个实施例中，所述无机粒子为氧化铝、二氧化硅、氧化镁、氧化钛、二氧化铪、氧化锡、二氧化铈、氧化镍、氧化锌、氧化钙、二氧化锆、氧化钇、碳化硅、勃姆石、氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙及硫酸钡中的至少一种。
21.在其中一个实施例中，所述聚合物为偏氟乙烯的均聚物、偏氟乙烯的共聚物、六氟丙烯的共聚物、聚苯乙烯、聚苯乙炔、聚乙烯酸钠、聚乙烯酸钾、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚丙烯和聚四氟乙烯中的至少一种。
22.本技术还提供一种正极极片结构，所述正极极片结构如上任一实施例所述的正极极片结构的制备方法制备得到。
23.与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：
24.1、本发明的正极极片结构的制备方法在正极集流体上的活性物质层覆盖的区域采用双层结构的活性物质层并在无活性物质层覆盖的区域设置一层绝缘层，绝缘层能够避免锂离子电池在受外力刺穿时所产生的内短路从而造成的失效，进而有效提升锂离子电池的安全性。
25.2、本发明的正极极片结构的制备方法中，第一活性物质层和第四活性物质层端两者平齐，绝缘层分别与第四活性物质层和第一活性物质层交界处平齐，也就是说，第一活性物质层、第四活性物质层及绝缘层三者之间既不重叠，也不存在间隙，如此，一方面能够解决第一活性物质层、第四活性物质层及绝缘层三者重叠造成的厚度增加，从而导致极片在冷压时存在过压风险的问题，进而提高锂离子电池电芯的性能；另一方面还能够避免由于第一活性物质层与绝缘层之间存在间隙，若针刺此位置造成的短路问题，进而提高锂离子电池的安全性。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
27.图1为一实施例中正极极片结构的制备方法流程图；
28.图2为图1所示正极极片结构的结构示意图；
29.图3为图1所示正极极片的另一结构的示意图。
具体实施方式
30.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
31.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
32.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
33.本技术提供一种正极极片结构的制备方法。上述正极极片结构的制备方法包括以下步骤：在集流体的表面涂覆第一活性物质，得到第一活性物质层；在所述集流体背离所述第一活性物质的一面涂覆第二活性物质，得到第二活性物质层；在所述第二活性物质层背离所述集流体的一面涂覆第三活性物质，得到第三活性物质层；在所述第一活性物质层背离所述集流体的一面涂覆第四活性物质，得到第四活性物质层，其中，所述第四活性物质层与所述第一活性物质层平齐，所述集流体靠近所述第四活性物质层与所述第一活性物质层的一面留有空白区；在所述空白区涂覆绝缘层，且所述绝缘层分别与第四活性物质层和所述第一活性物质层交界处平齐，得到正极极片前驱体；对所述正极极片前驱体进行烘干操作，得到正极次极片；对所述正极次极片进行辊压操作，得到所述正极极片结构。
34.上述的正极极片结构的制备方法在正极集流体上的活性物质层覆盖的区域采用双层结构的活性物质层并在无活性物质层覆盖的区域设置一层绝缘层，绝缘层能够避免锂离子电池在受外力刺穿时所产生的内短路从而造成的失效，进而有效提升锂离子电池的安全性。进一步地，第一活性物质层和第四活性物质层端两者平齐，绝缘层分别与第四活性物质层和第一活性物质层交界处平齐，也就是说，第一活性物质层、第四活性物质层及绝缘层三者之间既不重叠，也不存在间隙，如此，一方面能够解决第一活性物质层、第四活性物质层及绝缘层三者重叠造成的厚度增加，从而导致极片在冷压时存在过压风险的问题，进而提高锂离子电池电芯的性能；另一方面还能够避免由于第一活性物质层与绝缘层之间存在间隙，若针刺此位置造成的短路问题，进而提高锂离子电池的安全性。
35.为了更好地理解本发明正极极片结构的制备方法，以下对本发明正极极片结构的制备方法作进一步的解释说明，如图1所示，一实施方式的正极极片结构的制备方法，包括以下步骤的部分或全部：
36.s100，在集流体的表面涂覆第一活性物质，得到第一活性物质层。
37.在本实施例中，集流体为正极集流体，即铝箔片。通过将第一活性物质制备成正极浆料，然后将正极浆料涂覆在铝箔片上，从而形成第一活性物质层。进一步地，第一活性物
质层覆盖于正极集流体的部分表面，以在正极集流体的表面留出一个空白区。
38.s200，在集流体背离第一活性物质的一面涂覆第二活性物质，得到第二活性物质层。
39.在本实施例中，集流体为正极集流体，即铝箔片。通过将第二活性物质制备成正极浆料，然后将正极浆料涂覆在铝箔片上，从而形成第二活性物质层。
40.s300，在第二活性物质层背离集流体的一面涂覆第三活性物质，得到第三活性物质层。
41.在本实施例中，将第三活性物质制备成正极浆料，然后将上述浆料涂覆于第二活性物质层背离集流体的一面，使第三活性物质层与第二活性物质层层叠于正极集流体的同一侧，且第三活性物质层与第二活性物质层能够完全重叠，两端平齐，从而有效地提高正极极片的平整性。
42.s400，在第一活性物质层背离集流体的一面涂覆第四活性物质，得到第四活性物质层，其中，第四活性物质层与第一活性物质层平齐，集流体靠近第四活性物质层与第一活性物质层的一面留有空白区。
43.在本实施例中，第一活性物质层和第四活性物质层端两者平齐，集流体靠近第四活性物质层与第一活性物质层的一面留有空白区，空白区用于涂覆绝缘层，使得绝缘层分别与第四活性物质层和第一活性物质层交界处平齐，也就是说，第一活性物质层、第四活性物质层及绝缘层三者之间既不重叠，也不存在间隙，如此，一方面能够解决第一活性物质层、第四活性物质层及绝缘层三者重叠造成的厚度增加，从而导致极片在冷压时存在过压风险的问题，进而提高锂离子电池电芯的性能；另一方面还能够避免由于第一活性物质层与绝缘层之间存在间隙，若针刺此位置造成的短路问题，进而提高锂离子电池的安全性。
44.s500，在空白区涂覆绝缘层，且绝缘层分别与第四活性物质层和第一活性物质层交界处平齐，得到正极极片前驱体。
45.可以理解的是，现有的两种极片结构，一种极片结构共有两层活性物质和一种绝缘层物质，其中第二正极活性物质层在第一活性物质层上，第一活性物质层覆盖在集流体的位置，绝缘层物质涂覆盖在集流体的位置；第一活性物质层与绝缘层之间存在一定间隙；这种结构虽然提高了电池的安全性能，但由于第一活性物质层与绝缘层之间存在间隙，若针刺此位置，安全性能无法保证，因此此结构存在缺陷；另一种结构是在上述极片结构的基础上，将第一活性物质层与绝缘层之间有相互堆叠形成重叠部分，虽然这种结构可以提高安全性能，但重叠会增加此处的厚度的增加，从而导致极片在冷压时存在过压的风险，进而影响电芯性能。而在本实施例中，通过在空白区涂覆绝缘层，且绝缘层分别与第四活性物质层和第一活性物质层交界处平齐，使得第一活性物质层、第四活性物质层及绝缘层三者之间既不重叠，也不存在间隙，如此，不仅可以提高电池的安全性能，还可以保证正极极片不过压，保证电池的电性能。
46.s600，对正极极片前驱体进行烘干操作，得到正极次极片。
47.在本实施例中，通过干燥设备将正极极片前驱体，即涂覆有正极活性物质涂层浆料的铝箔进行烘干操作，以挥发正极活性物质涂层浆料的水分，使正极活性物质涂层及绝缘层固化于铝箔片上，形成正极次极片，即进一步成形的正极极片。
48.s700，对正极次极片进行辊压操作，得到正极极片结构。
49.在本实施例中，通过第一对辊装置，即利用两根棍轴对次极片进行第一次辊压操作，也是把电池极片拉进旋转的对辊之间，电池极片受压变形的过程。在本实施例中，对次极片共进行两次辊压操作，通过第一次辊压操作，能够有效地提高次极片的压实密度，从而增大电池的放电容量、减小内阻、减小极化损失、延长电池的循环寿命、提高锂离子电池的利用率。此外，通过对次极片进行两次辊压操作，能够防止一次性辊压给极片带来柔韧性下降、极片变脆和卷绕时极片褶皱严重等问题。
50.在其中一个实施例中，第一活性物质、第二活性物质、第三活性物质及第四活性物质均为钴酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、磷酸铁钠、磷酸钒锂、磷酸钒钠、磷酸钒氧锂、磷酸钒氧钠、钒酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂、富锂锰基材料、镍钴铝酸锂和钛酸锂中的至少一种。在本实施例中，将钴酸锂应用于正极极片结构中具有以下优势1.抑制电池极化，减少热效应，提高倍率性能；2.降低电池内阻，并明显降低了循环过程的动态内阻增幅；3.提高一致性，增加电池的循环寿命；4.提高活性物质与集流体的粘附力，降低极片制造成本；5.保护集流体不被电解液腐蚀；6.改善磷酸铁锂、钛酸锂材料的加工性能。在另一个实施例中，负极活性物质材料为人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、软碳、硬碳、硅、硅氧化合物、硅碳复合物、锡、锡合金、钛酸铌及钛酸锂中的至少一种。
51.在其中一个实施例中，第一活性物质、第二活性物质、第三活性物质及第四活性物质均还包括粘接剂。在本实施例中，粘接剂是将电极制作中将活性物质粘附到集流体上的高分子化合物。它起的主要作用有粘结和保持活性物质、增强活性材料与导电剂以及活性材料与集流体之间的接触，同时可以稳定极片的结构。进一步地，由于常用水溶性粘结剂sbr含有不饱和双键，在理论上是可以被4v以上的电压氧化的，极片的加工上sbr的反弹也会相对大一些。其次，水会对几乎所有的正极材料造成损害，磷酸铁锂比较轻微，但是对高镍，锂溶出很厉害，会导致浆料ph升高和容量下降。第三，水相体系很难干燥，残余水分会对容量很循环造成影响。第四，现在的正极材料如钴酸锂，三元等材料的密度比较大，单位体积内物质的质量也比较大，采用sbr+cmc粘结体系时需采用水作为溶剂，但是在如此大的密度的正极材料配料过程中，极易导致浆料中材料的沉积，根本就没有办法让浆料充分分散。一旦搅拌停止，浆料就会急剧沉降。而使用pvdf油溶性材料作粘结剂，用有机溶剂进行溶解，有机溶剂为n－甲基吡咯烷酮(nmp)，能够有效地解决上述问题，稳定极片的结构，提高对极片的保护作用。
52.进一步地，粘接剂还能选自偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素钠、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯及丁苯橡胶中的至少一种。在本实施例中，使用聚丙烯腈作为粘接剂具有以下优势：1、在电解液碳酸酯溶剂中几乎不会发生溶胀，充放电过程中电极片结构稳定；2、其结构中的羧基含量高于羧甲基纤维素钠，能够和表面含有羟基等基团的活性物质材料形成较强的氢键作用，促进在电极表面形成比羧甲基纤维素钠更加均匀的包覆；3、能够在电极片中形成较为致密的膜，增加活性物质与集流体间的电接触；4、优良的抗拉机械强度，有利于机械加工。聚四氟乙烯也具有较优异的化学稳定性、电绝缘性、自润滑性、不燃性、耐大气老化性和高低温适应性能,并且具有较高的机械强度，有利于提高极片结构的稳定性。
53.在其中一个实施例中，第一活性物质、第二活性物质、第三活性物质及第四活性物
质均还包括导电剂。可以理解的是，锂电正常的充放电过程，需要锂离子、电子的共同参与，这就要求锂离子电池的电极必须是离子和电子的混合导体，电极反应也只能够发生在电解液、导电剂、活性材料的接合处。其次，正极活性材料多为过渡金属氧化物或者过渡金属磷酸盐，它们是半导体或者绝缘体，导电性较差，必须要加入导电剂来改善导电性。在本实施例中，通过在第一活性物质、第二活性物质、第三活性物质及第四活性物质中添加导电剂，能够增加活性物质间的导电接触，提高电子电导率，即在活性物质之间、活性物质与集流体之间收集微电流，以减小电极的接触电阻、加速电子的移动速度。
54.进一步地，导电剂为碳纳米管、导电炭黑、乙炔黑、石墨烯、科琴黑及碳纤维中的至少一种。在本实施例中，导电剂能够形成与正极片活性材料协同作用的电子传导网络，使得电极活性颗粒得以良好的电子连接，而碳纳米管导电剂与其他导电剂相比，可以更易充分混合于上述胶液中，减少搅拌的时间，还可以提高电池正极的克比容量，间接提高电芯的内部空间，提高电芯的能量密度。导电石墨也具有较好的导电性，其本身颗粒较接近活物质颗粒粒径，颗粒与颗粒之间呈点接触的形式，可以构成一定规模的导电网络结构，提高导电速率的同时用于负极时更可提高负极容量。导电碳纤维具有线性结构，在电极中容易形成良好的导电网络，表现出较好的导电性，因而减轻电极极化，降低电池内阻及改善电池性能。在碳纤维作为导电剂的电池内部，活物质与导电剂接触形式为点线接触，相比于导电炭黑与导电石墨的点点接触形式，不仅有利于提高电极导电性，更能降低导电剂用量，提高电池容量。石墨烯作为新型导电剂，由于其独特的片状结构(二维结构)，与活性物质的接触为点-面接触而不是常规的点点接触形式，这样可以最大化的发挥导电剂等作用，减少导电剂的用量，从而可以多使用活性物质，提升锂电池容量。
55.在其中一个实施例中，绝缘层包括无机粒子和聚合物中的至少一种。可以理解的是，通过在空白区涂覆绝缘层，且绝缘层分别与第四活性物质层和第一活性物质层交界处平齐，使得第一活性物质层、第四活性物质层及绝缘层三者之间既不重叠，也不存在间隙，如此，不仅可以提高电池的安全性能，还可以保证正极极片不过压，保证电池的电性能。为了进一步提高绝缘层的绝缘效果和极片结构稳定性，在本实施例中，绝缘层包括无机粒子和聚合物中的至少一种。无机绝缘粒子具有较好的绝缘性，且无机绝缘粒子彼此互相结合而形成无机绝缘层，从而提高绝缘层的平坦性，进而提高极片结构的平整性和稳定性。
56.进一步地，无机粒子为氧化铝、二氧化硅、氧化镁、氧化钛、二氧化铪、氧化锡、二氧化铈、氧化镍、氧化锌、氧化钙、二氧化锆、氧化钇、碳化硅、勃姆石、氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙及硫酸钡中的至少一种。在本实施例中，二氧化硅具有较好的绝缘性，热氧化生长的二氧化硅膜电阻率约为10
15-10
16
欧姆
·
米，且二氧化硅有较高的介电强度，击穿电压较高。氢氧化铝作为绝缘层的无机粒子不仅具有较好的绝缘效果，而且氢氧化铝还具有较好的阻燃性，此外，氢氧化铝还能起到耐腐蚀的效果，从而有效地提高极片结构的安全性和稳定性。
57.在其中一个实施例中，聚合物为偏氟乙烯的均聚物、偏氟乙烯的共聚物、六氟丙烯的共聚物、聚苯乙烯、聚苯乙炔、聚乙烯酸钠、聚乙烯酸钾、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚丙烯和聚四氟乙烯中的至少一种。可以理解的是，聚合物绝缘层具有绝缘性较好，质量轻以及辊压平整性较好的优点，因此能够有效地提高极片结构的结构稳定性和平整性。为了进一步提高聚合物绝缘层的稳定性，在本实施例中，聚合物为偏氟乙烯的均聚物、偏氟乙烯的共
聚物、六氟丙烯的共聚物、聚苯乙烯、聚苯乙炔、聚乙烯酸钠、聚乙烯酸钾、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚丙烯和聚四氟乙烯中的至少一种。偏氟乙烯的均聚物不仅具有较好的绝缘性，而且具有较好耐化学腐蚀性能，因此能够有效地提高极片结构的稳定性。
58.在其中一个实施例中，在第一活性物质层背离集流体的一面涂覆第四活性物质，得到第四活性物质层，其中，第四活性物质层与第一活性物质层平齐，集流体靠近第四活性物质层与第一活性物质层的一面留有空白区的步骤之后，以及在空白区涂覆绝缘层，且绝缘层分别与第四活性物质层和第一活性物质层交界处平齐，得到正极极片前驱体的步骤之前，正极极片结构的制备方法还包括以下步骤：对第一活性物质层和第四活性物质层进行预烘干操作。可以理解的是，由于第一活性物质和第四活性物质涂覆后呈浆料状态，仍具有一定的流动性，若在涂覆形成第四活性物质层直接在空白区涂覆绝缘层，绝缘层涂料容易与第一活性物质材料及第四活性物质材料发生相溶，从而造成第一活性物质层及第四活性物质层与绝缘层重叠的问题，进而导致极片在冷压时存在过压的风险，进而影响电芯性能。为了防止绝缘层涂料与第一活性物质层及第四活性物质层重叠，在本实施例中，完成第一活性物质层和第四活性物质层的涂覆之后，对第一活性物质层和第四活性物质层进行预烘干操作，使第一活性物质层和第四活性物质层中溶剂被挥发散去，并使第一活性物质层和第四活性物质层得到初步固化，从而防止防止绝缘层涂料在涂覆时与第一活性物质层及第四活性物质层发生相溶重叠，进而保证绝缘层与第四活性物质层及第一活性物质层交界处的平齐性。
59.进一步地，在对第一活性物质层和第四活性物质层进行预烘干操作的步骤之后，以及在空白区涂覆绝缘层，且绝缘层分别与第四活性物质层和第一活性物质层交界处平齐，得到正极极片前驱体的步骤之前，正极极片结构的制备方法还包括以下步骤：在第四活性物质层和第一活性物质层靠近空白区的一侧涂覆一层纵向绝缘层，纵向绝缘层的高度等第四活性物质层和第一活性物质层的高度之和。可以理解的是，由于第一活性物质层和第四活性物质层进行预烘干操作，已得到初步固化，使得第一活性物质层与绝缘层接触的一侧，以及第四活性物质层与绝缘层接触的一侧均存在表面较光滑，吸附性较差的问题，从而容易使得绝缘层与第一活性物质层和第四活性物质层的交界处产生空隙，若针刺此位置，安全性能无法保证。为了提高绝缘层与第一活性物质层和第四活性物质层的交界处的紧密性，在本实施例中，在对第一活性物质层和第四活性物质层进行预烘干操作的步骤之后，以及在空白区涂覆绝缘层，且绝缘层分别与第四活性物质层和第一活性物质层交界处平齐，得到正极极片前驱体的步骤之前，正极极片结构的制备方法还包括以下步骤：在第四活性物质层和第一活性物质层靠近空白区的一侧涂覆一层纵向绝缘层，且纵向绝缘层的高度等第四活性物质层和第一活性物质层的高度之和，纵向绝缘层能够起到浸润上述交界处的作用，而根据相似相容远离，纵向绝缘层与后续涂覆的绝缘层之间具有较好的吸附性，从而提高绝缘层与第一活性物质层和第四活性物质层的交界处的紧密性，提高正极极片结构的安全性。
60.更进一步地，在第四活性物质层和第一活性物质层靠近空白区的一侧涂覆一层纵向绝缘层的步骤之后，以及在空白区涂覆绝缘层，且绝缘层分别与第四活性物质层和第一活性物质层交界处平齐，得到正极极片前驱体的步骤之前，正极极片结构的制备方法还包括以下步骤：对纵向绝缘层及空白区的表面进行喷无机粒子操作。可以理解的是，由于第四
活性物质层和第一活性物质层已经得到初步固化，纵向绝缘层具有较好的流动性，空白区的吸附性较差，使得绝缘层的涂覆操作不易控制，容易造成平齐性较差的问题。为了提高绝缘层的平齐性，在本实施例中，在第四活性物质层和第一活性物质层靠近空白区的一侧涂覆一层纵向绝缘层的步骤之后，以及在空白区涂覆绝缘层，且绝缘层分别与第四活性物质层和第一活性物质层交界处平齐，得到正极极片前驱体的步骤之前，正极极片结构的制备方法还包括以下步骤：对纵向绝缘层及空白区的表面进行喷无机粒子操作，使无机粒子粘附于纵向绝缘层及空白区的表面，从而增强纵向绝缘层及空白区表面的吸附性，使绝缘层的材料更易于涂覆定形，有利于提高绝缘层的平齐性。此外，无机粒子为绝缘层涂料的主要物质，具有较好的绝缘性，与绝缘层也具有较好的相溶性，因此能够使绝缘层与纵向绝缘层及空白区的接触面更加紧密，从而提高正极极片结构的稳定性。
61.实施例1
62.在集流体的表面涂覆第一活性物质，得到第一活性物质层；在集流体背离第一活性物质的一面涂覆第二活性物质，得到第二活性物质层；在第二活性物质层背离集流体的一面涂覆第三活性物质，得到第三活性物质层；在第一活性物质层背离集流体的一面涂覆第四活性物质，得到第四活性物质层，其中，第四活性物质层与第一活性物质层平齐，集流体靠近第四活性物质层与第一活性物质层的一面留有空白区；在空白区涂覆绝缘层，且绝缘层分别与第四活性物质层和第一活性物质层交界处平齐，得到正极极片前驱体；将正极极片前驱体在82℃恒温箱中搁置3分钟，以进行烘干操作，得到正极次极片；对正极次极片进行辊压操作，得到正极极片结构，其中辊压线速度设定为5m/min。
63.实施例2
64.在集流体的表面涂覆第一活性物质，得到第一活性物质层；在集流体背离第一活性物质的一面涂覆第二活性物质，得到第二活性物质层；在第二活性物质层背离集流体的一面涂覆第三活性物质，得到第三活性物质层；在第一活性物质层背离集流体的一面涂覆第四活性物质，得到第四活性物质层，其中，第四活性物质层与第一活性物质层平齐，集流体靠近第四活性物质层与第一活性物质层的一面留有空白区；在空白区涂覆绝缘层，且绝缘层分别与第四活性物质层和第一活性物质层交界处平齐，得到正极极片前驱体；将正极极片前驱体在85℃恒温箱中搁置4分钟，以进行烘干操作，得到正极次极片；对正极次极片进行辊压操作，得到正极极片结构，其中辊压线速度设定为7m/min。
65.实施例3
66.在集流体的表面涂覆第一活性物质，得到第一活性物质层；在集流体背离第一活性物质的一面涂覆第二活性物质，得到第二活性物质层；在第二活性物质层背离集流体的一面涂覆第三活性物质，得到第三活性物质层；在第一活性物质层背离集流体的一面涂覆第四活性物质，得到第四活性物质层，其中，第四活性物质层与第一活性物质层平齐，集流体靠近第四活性物质层与第一活性物质层的一面留有空白区；在空白区涂覆绝缘层，且绝缘层分别与第四活性物质层和第一活性物质层交界处平齐，得到正极极片前驱体；将正极极片前驱体在90℃恒温箱中搁置5分钟，以进行烘干操作，得到正极次极片；对正极次极片进行辊压操作，得到正极极片结构，其中辊压线速度设定为10m/min。
67.本技术还提供一种正极极片结构，所述正极极片结构如上任一实施例所述的正极极片结构的制备方法制备得到。
68.如图2所示，在其中一个实施例中，正极极片结构10包括极片集流体100、活性物质层200和绝缘层300。极片集流体100设有第一涂覆区和第二涂覆区，第一涂覆区和第二涂覆区分别位于极片集流体100相对的两个面；活性物质层200包括第一活性物质层210、第二活性物质层220、第三活性物质层230和第四活性物质层240，第一活性物质层210贴合于第一涂覆区，第二活性物质层220贴合于第二涂覆区，第三活性物质层230贴合于第二活性物质层220背离极片集流体100的一面，第四活性物质层240贴合于第一活性物质层210背离极片集流体100的一面，第四活性物质层240与第一活性物质层210平齐，集流体靠近第四活性物质层240与第一活性物质层210的一面留有空白区；绝缘层300贴合于空白区，且绝缘层300分别与第四活性物质层240和第一活性物质层210交界处平齐。
69.上述的正极极片结构10中，第一活性物质层210贴合于第一涂覆区，第二活性物质层220贴合于第二涂覆区，第三活性物质层230贴合于第二活性物质层220背离极片集流体100的一面，第四活性物质层240贴合于第一活性物质层210背离极片集流体100的一面，第四活性物质层240与第一活性物质层210平齐，集流体靠近第四活性物质层240与第一活性物质层210的一面留有空白区，绝缘层300贴合于空白区，且绝缘层300分别与第四活性物质层240和第一活性物质层210交界处平齐。也就是说，第一活性物质层210、第四活性物质层240及绝缘层300三者之间既不重叠，也不存在间隙，由于第一活性物质层210、第四活性物质层240及绝缘层300形成相互平齐的结构，使得极片结构能够有效地防止针刺而造成的短路问题，提高锂离子电池的安全性；此外，上述极片结构使极片在防针刺而造成短路的同时，还能有利于提高极片辊压的平整性和稳定性，避免极片在冷压时存在过压的风险，进而保证锂离子电池的性能。
70.在其中一个实施例中，第一涂覆区与第二涂覆区完全一致，且第一活性物质层210完全覆盖第一涂覆区，第二活性物质层220完全覆盖第二涂覆区。在本实施例中，第一涂覆区为第一活性物质层210与极片集流体100之间的接触面积，即第一接触面积；第二涂覆区为第二活性物质层220与极片集流体100之间的接触面积，即第二接触面积。由于第一活性物质层210完全覆盖第一涂覆区，第二活性物质层220完全覆盖第二涂覆区，且第一涂覆区又与第二涂覆区完全一致，因此第一接触面积等于第二接触面积，从而提高在辊压过程中极片集流体100与第一活性物质层210及第二活性物质层220之间的压力一致性，进而提高极片结构的一致性和稳定性。
71.进一步地，第三活性物质层230完全覆盖第二活性物质层220，第四活性物质层240完全覆盖第一活性物质层210。在本实施例中，第三活性物质层230完全覆盖第二活性物质层220，即第三活性物质层230与第二活性物质层220之间的接触面积等于第二接触面积；第四活性物质层240完全覆盖第一活性物质层210，即第四活性物质层240与第一活性物质层210之间的接触面积等于第一接触面积。也就是说，第一活性物质层210、第二活性物质层220、第三活性物质层230及第四活性物质层240之间具有较好的平整性和一致性，从而提高在辊压过程中极片集流体100与第一活性物质层210、第二活性物质层220、第三活性物质层230及第四活性物质层240之间的压力一致性，进而提高极片结构的一致性和稳定性。
72.在其中一个实施例中，第一活性物质层210的厚度与第二活性物质层220的厚度相等。在本实施例中，第一活性物质层210贴合于第一涂覆区，第二活性物质层220贴合于第二涂覆区，即第一活性物质层210与第二活性物质层220分别位于极片集流体100相对的两个
面。在辊压过程中，由于第一活性物质层210的厚度与第二活性物质层220的厚度相等，使极片集流体100的两面所受到压力一致，且使极片结构具有较好的对称性，从而提高极片结构的一致性和稳定性。
73.进一步地，第三活性物质层230的厚度与第四活性物质层240的厚度相等。在本实施例中，第三活性物质层230完全覆盖第二活性物质层220，第四活性物质层240完全覆盖第一活性物质层210，即第一活性物质层210与第二活性物质层220分别位于极片集流体100相对的两个面。在辊压过程中，由于第三活性物质层230的厚度与第四活性物质层240的厚度相等，使极片集流体100的两面所受到压力一致，且使极片结构具有较好的对称性，从而提高极片结构的一致性和稳定性。此外，极片集流体100相对的两个面均采用双活性物质层200，能够有效地提高极片结构的稳定性和电学性能，同时提高活性物质层200对极片结构的保护性。
74.在其中一个实施例中，绝缘层300的厚度大于第一活性物质层210的厚度。可以理解的是，若绝缘层300的厚度小于或等于第一活性物质层210的厚度，在进行第二活性物质层220的涂覆时，由于绝缘层300分别与第四活性物质层240和第一活性物质层210交界处平齐，使第二活性物质层220容易与绝缘层300发生重叠，虽然这种结构可以提高安全性能，但重叠会增加此处的厚度的增加，从而导致极片在冷压时存在过压的风险，进而影响电芯性能。为了避免极片在冷压时存在过压的风险，在本实施例中，绝缘层300的厚度大于第一活性物质层210的厚度，能够有效地第二活性物质层220与绝缘层300发生重叠，避免极片在冷压时存在过压的风险，保证锂离子电芯的性能稳定性。
75.在其中一个实施例中，第一活性物质层210的其中一端与第二活性物质层220的一端平齐，第一活性物质层210的另一端与绝缘层300抵接，且第一活性物质层210和绝缘层300的长度之和等于第二活性物质层220的长度。可以理解的是，第一活性物质层210与第二活性物质层220分别位于极片集流体100的两面，且绝缘层300分别与第四活性物质层240和第一活性物质层210交界处平齐。为了进一步提高极片结构的平齐性，在本实施例中，第一活性物质层210的其中一端与第二活性物质层220的一端平齐，第一活性物质层210的另一端与绝缘层300抵接，且第一活性物质层210和绝缘层300的长度之和等于第二活性物质层220的长度，从而能够有效地第一活性物质层210、第二活性物质层220及绝缘层300之间的平齐性，进而提高极片结构的平齐性。
76.如图3所示，在其中一个实施例中，第四活性物质层240覆盖于第一活性物质层210的表面。可以理解的是，第四活性物质层240贴合于第一活性物质层210背离极片集流体100的一面，第四活性物质层240与第一活性物质层210平齐，集流体靠近第四活性物质层240与第一活性物质层210的一面留有空白区，绝缘层300贴合于空白区，且绝缘层300分别与第四活性物质层240和第一活性物质层210交界处平齐。在本实施例中，第四活性物质层240覆盖于第一活性物质层210的表面，能够有效地防止绝缘层300与第一活性物质层210或第二活性物质层220发生重叠，更好地避免了极片在冷压时存在过压的风险，保证锂离子电芯的性能稳定性。
77.与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：
78.1、本发明的正极极片结构的制备方法在正极集流体上的活性物质层覆盖的区域采用双层结构的活性物质层并在无活性物质层覆盖的区域设置一层绝缘层，绝缘层能够避
免锂离子电池在受外力刺穿时所产生的内短路从而造成的失效，进而有效提升锂离子电池的安全性。
79.2、本发明的正极极片结构的制备方法中，第一活性物质层和第四活性物质层端两者平齐，绝缘层分别与第四活性物质层和第一活性物质层交界处平齐，也就是说，第一活性物质层、第四活性物质层及绝缘层三者之间既不重叠，也不存在间隙，如此，一方面能够解决第一活性物质层、第四活性物质层及绝缘层三者重叠造成的厚度增加，从而导致极片在冷压时存在过压风险的问题，进而提高锂离子电池电芯的性能；另一方面还能够避免由于第一活性物质层与绝缘层之间存在间隙，若针刺此位置造成的短路问题，进而提高锂离子电池的安全性。
80.以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。