正极极片、二次电池及用电装置的制作方法

本技术涉及电池，尤其涉及一种正极极片、二次电池及用电装置。

背景技术：

1、近年来，随着二次电池的应用范围越来越广泛，二次电池广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，以及电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域。由于二次电池取得了极大的发展，因此对其能量密度、循环性能等也提出了更高的要求。

2、相关技术采用在正极极片的活性材料和集流体之间设置导电底涂层以改善二次电池的一项或多项性能。

3、为了进一步提升电池性能，现有技术需要更优的正极极片。

技术实现思路

1、鉴于上述课题，本技术提供一种新型正极极片、二次电池及用电装置。该新型正极极片包括新型导电底涂层，下面分别描述。

2、本技术第一方面提供一种正极极片，包括正极集流体、设置在所述正极集流体至少一个表面的正极膜层以及位于所述正极集流体和所述正极膜层之间的导电底涂层，其中，

3、所述正极膜层包括正极活性材料，所述正极活性材料的比表面积为15m2/g～25m2/g，所述正极集流体单侧的涂布重量为20mg/cm2～40mg/cm2；

4、所述导电底涂层包括第一聚合物、第一水性粘结剂以及第一导电剂，所述第一聚合物包括：

5、式1表示的第一单体单元；

6、选自式2表示的单体单元和式3表示的单体单元组成的组中的至少一种的第二单体单元；

7、选自式4表示的单体单元和式5表示的单体单元组成的组中的至少一种的第三单体单元；以及

8、式6表示的第四单体单元，r1、r2、r3各自独立地表示h、羧基、酯基以及取代或未取代的如下基团：c1～c10的烷基、c1～c10的烷氧基、c2～c10的烯基、c6～c10的芳基，r4表示h、以及取代或未取代的如下基团：c1～c10的烷基、c1～c10的烷氧基、c2～c10的烯基、c6～c10的芳基；

9、

10、在一些实施方式中，基于所述第一聚合物的总质量，

11、所述第一单体单元的质量百分含量为m1，m1为10％～55％，可选地为25％～55％；和/或，

12、所述第二单体单元的质量百分含量为m2，m2为40％～80％，可选地为50％～70％；和/或，

13、所述第三单体单元的质量百分含量为m3，m3为0％～10％，可选地为0.001％～2％；和/或，

14、所述第四单体单元的质量百分含量为m4，m4为0％～10％，可选地为0.1％～1％。

15、在一些实施方式中，m3/(m2+m3)为0％～5％，可选地为0.001％～1％。

16、在一些实施方式中，所述第一聚合物包括选自氢化丁腈橡胶、氢化羧基丁腈橡胶中的一种或多种；和/或，

17、所述第一聚合物的重均分子量为5万～150万，可选地为20万～40万。

18、在一些实施方式中，所述第一水性粘结剂包括选自水性聚丙烯酸树脂及其衍生物、水性氨基改性聚丙烯树脂及其衍生物、聚乙烯醇及其衍生物中的一种或多种，可选地包括选自水性丙烯酸-丙烯酸酯共聚物；和/或，

19、所述第一水性粘结剂的重均分子量为20万～150万，可选地为30万～40万。

20、在一些实施方式中，所述第一导电剂包括选自超导碳、导电石墨、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯、碳纳米纤维中的一种或多种，可选地包括选自碳纳米管、石墨烯、碳纳米纤维中的一种或多种。

21、在一些实施方式中，基于所述导电底涂层的总质量计，

22、所述第一聚合物的质量百分含量为x1，x1为5％～20％，可选地为5％～10％；和/或，

23、所述第一水性粘结剂的质量百分含量为x2，x2为30％～80％，可选地为40％～50％；和/或，

24、所述第一导电剂的质量百分含量为x3，x3为10％～50％，可选地为40％～50％。

25、在一些实施方式中，所述导电底涂层的厚度为1μm～20μm，可选为3μm～10μm。

26、在一些实施方式中，所述正极膜层还包括选自浸润剂、分散剂中的一种或多种，可选地，所述正极膜层还同时包括浸润剂和分散剂。

27、在一些实施方式中，所述浸润剂的表面张力为20mn/m～40mn/m，可选地，所述浸润剂包括如下官能团中的至少一种：-cn、-nh2、-nh-、-n-、-oh、-coo-、-c(＝o)-o-c(＝o)-。

28、在一些实施方式中，所述浸润剂包括选自小分子有机溶剂、低分子量聚合物中的一种或多种，

29、可选地，所述小分子有机溶剂包括选自醇胺类化合物、醇类化合物、腈类化合物中的一种或多种，可选地，所述醇胺类化合物的碳原子数为1～16，可选地为2～6；

30、可选地，所述低分子量聚合物包括选自马来酸酐-苯乙烯共聚物、聚乙烯基吡咯烷酮、聚硅氧烷中的一种或多种，可选地，所述低分子量聚合物的重均分子量在6000以下，可选地为3000～6000。

31、在一些实施方式中，所述分散剂包括第二聚合物，并且所述第二聚合物包括：

32、式7表示的第五单体单元；

33、选自式8表示的单体单元和式9表示的单体单元组成的组中的至少一种的第六单体单元；以及

34、选自式10表示的单体单元和式11表示的单体单元组成的组中的至少一种的第七单体单元；

35、

36、在一些实施方式中，基于所述第二聚合物的总质量，

37、所述第五单体单元的质量百分含量为m5，m5为10％～55％，可选地为25％～55％；和/或，

38、所述第六单体单元的质量百分含量为m6，m6为40％～80％，可选地为40％～70％；和/或，

39、所述第七单体单元的质量百分含量为m7，m7为0％～10％，可选地为0.001％～2％。

40、在一些实施方式中，m7/(m6+m7)为0％～5％，可选地为0.001％～1％。

41、在一些实施方式中，所述第二聚合物为氢化丁腈橡胶；和/或，

42、所述第二聚合物的重均分子量为5万～50万，可选地为15～35万。

43、在一些实施方式中，基于所述正极膜层的总质量，

44、所述分散剂的质量百分含量为y1，y1为0.05％～1％，可选地为0.1％～0.5％；和/或，

45、所述浸润剂的质量百分含量为y2，y2为0.05％～2％，可选地为0.2％～0.8％。

46、在一些实施方式中，y1/y2为0.05～20，可选地为0.1～1，进一步地为0.3～0.8。

47、在一些实施方式中，在所述正极极片中，所述第一聚合物与所述第二聚合物的质量比为1.5～5，可选地为2～3。

48、在一些实施方式中，所述正极活性材料包括li1+xfe1-yayp1-zrzo4，

49、-0.100≤x≤0.100；

50、0≤y≤1，可选地0.001≤y≤0.500；

51、0≤z≤0.100，可选地0.001≤z≤0.100；

52、所述a选自zn、al、na、k、mg、mo、w、ti、v、zr、mn、ni、co、ga、sn、sb、nb和ge中的一种或多种，可选为mn、ti、v、ni、co和mg中的一种或多种，

53、所述r选自b、si、n和s中的一种或多种。

54、在一些实施方式中，所述正极活性材料的表面包覆有碳。

55、在一些实施方式中，所述正极活性材料的体积粒径dv50为0.3μm～1.5μm。

56、本技术第二方面提供一种二次电池，包括上述任一项所述的正极极片。

57、本技术第三方面提供一种用电装置，包括上述的二次电池。

58、有益效果

59、本技术一个或多个实施方式具有以下一项或多项有益效果：

60、(1)当正极活性材料的bet比表面积较大，小颗粒较多时，容易导致正极活性材料与集流体(铝箔)的结合强度较弱，在涂布过程中容易出现脱膜现象。例如，当正极活性材料的比表面积为15m2/g～25m2/g，正极集流体单侧的涂布重量为20mg/cm2～40mg/cm2时，在涂布过程中容易出现脱膜现象。本技术采用了新型的导电底涂层增加了提高正极活性材料层与集流体的粘结强度。

61、(2)在导电底涂层表面涂布正极活性材料浆料(含溶剂n-甲基吡咯烷酮，简称nmp)的过程中，导电底涂层中的第一聚合物在接触溶剂nmp后会再次溶解，从而与正极活性材料浆料相互扩散，固化后，活性材料层能够与底涂层融为一体，进而有效增加正极膜层与正极集流体之间的结合强度。

62、(3)当导电底涂层中的第一水性粘结剂采用丙烯酸-丙烯酸酯共聚物(重均分子量：200000～1500000)时，该粘结剂的极性较强可以实现与集流体(铝箔)的良好粘结。另外，丙烯酸-丙烯酸酯共聚物在电解液中稳定性好、耐高温、耐腐蚀、吸收电解液效率低(溶胀度低)。

63、(4)当导电底涂层中的导电剂选至炭黑、乙炔黑、碳纤维、石墨、碳纳米管中的一种或两种时，能降低界面电阻，提高电池的充、放电倍率性能，并延长电池的循环寿命。