正极极片、电池和用电设备的制作方法

本申请涉及电池，具体涉及一种正极极片、电池和用电设备。

背景技术：

1、锂离子电池在充电过程中，负极体积一般是逐渐增大的，整个电芯的体积也是增加的，在电芯的包体尺寸固定的情况下，随充电过程的进行，电芯承受的来自壳体的外部压力会逐渐增大，这易导致电极极化情况增加、电解液从电芯中挤出等；而在放电过程中，负极体积逐渐减小，电芯承受的外部压力逐渐变小。可见，电芯在充放电过程中的体积变化率较大，这会导致电池的循环性能较差。

技术实现思路

1、鉴于此，本申请提供了一种正极极片及电池和用电设备，以减小电池电芯在循环过程中的体积变化率，改善电池的循环性能。

2、本申请第一方面提供了一种正极极片，包括正极集流体和设置在所述正极集流体至少一侧表面上的正极活性材料层，所述正极活性材料层中含有压弹添加剂，其中，所述压弹添加剂为三维石墨烯，所述三维石墨烯具有多孔结构；其中，在沿所述正极极片的厚度方向被施加大于0且小于或等于5mpa的压力后，所述正极极片的厚度回弹率和厚度压缩率各自独立地在2％-20％的范围内。

3、上述正极极片中引入了三维石墨烯作压弹添加剂而使该正极极片具有了一定压弹性，该正极极片可有效减小电芯在充放电循环过程中的体积变化率，对充电过程负极体积膨胀大的电池体系效果尤为明显，从而可改善电池的循环性能。

4、本申请一些实施方式中，所述正极活性材料层包括层叠设置的第一正极涂层和第二正极涂层，所述第一正极涂层靠近所述正极集流体，其中，所述第一正极涂层和/或所述第二正极涂层中含有所述压弹添加剂。

5、本申请一些实施方式中，所述第一正极涂层包括life1-amnapo4活性材料，所述第二正极涂层包含层状过渡金属氧化物活性材料及所述压弹添加剂。在充电过程中体积膨胀的三元材料层中添加具有压弹特性的压弹添加剂，能更明显地改善正极极片在压力下的体积变化率，缩小层状过渡金属氧化物材料层与life1-amnapo4材料层之间的体积膨胀率差异，避免二者出现层间分离现象，提升极片的长循环能力。

6、第二方面，本申请提供了一种电池，所述电池包括如本申请第一方面所述的正极极片。

7、由于采用了上述正极极片，该电池的电芯在充放电过程中的体积波动小，循环性能可得到改善。

8、第三方面，本申请提供了一种用电设备，该用电设备带有如本申请第二方面所述的电池。

技术特征：

1.一种正极极片，其特征在于，包括正极集流体和设置在所述正极集流体至少一侧表面上的正极活性材料层，所述正极活性材料层中含有压弹添加剂，其中，所述压弹添加剂为三维石墨烯，所述三维石墨烯具有多孔结构；其中，在沿所述正极极片的厚度方向被施加大于0且小于或等于5mpa的压力后，所述正极极片的厚度回弹率和厚度压缩率各自独立地在2％-20％的范围内。

2.如权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述三维石墨烯的多孔结构的平均孔径为10-200nm。

3.如权利要求1或2所述的正极极片，其特征在于，所述三维石墨烯中，所述三维石墨烯包括相互搭接的石墨烯片材，所述相互搭接的石墨烯片材的搭接处的断裂强度为20-50n/m。

4.如权利要求1-3任一项所述的正极极片，其特征在于，所述三维石墨烯的孔体积在1-10cm3/g之间。

5.如权利要求3所述的正极极片，其特征在于，所述石墨烯片材的横向尺寸为10nm-100nm，优选为10nm-30nm。

6.如权利要求1-5任一项所述的正极极片，其特征在于，所述正极活性材料层包括层叠设置的第一正极涂层和第二正极涂层，所述第一正极涂层靠近所述正极集流体，其中，所述第一正极涂层和/或所述第二正极涂层中含有所述压弹添加剂。

7.如权利要求6所述的正极极片，其特征在于，所述第一正极涂层包括life1-amnapo4活性材料，0≤a≤1；所述第二正极涂层包含层状过渡金属氧化物活性材料及所述压弹添加剂；

8.如权利要求1-7任一项所述的正极极片，其特征在于，所述压弹添加剂的质量是所述层状过渡金属氧化物活性材料的质量的3％-50％。

9.如权利要求7所述的正极极片，其特征在于，所述第一正极涂层的厚度在10-150μm的范围内，所述第二正极涂层的厚度在5-50μm的范围内。

10.如权利要求6-9任一项所述的正极极片，其特征在于，所述第一正极涂层和第二正极涂层之间还设置有含所述压弹添加剂和粘结剂的缓冲层。

11.一种电池，其特征在于，所述电池包括如权利要求1-10任一项所述的正极极片。

12.一种用电设备，其特征在于，所述用电设备包含如权利要求11所述的电池。

技术总结
本申请提供了一种正极极片、电池和用电设备，其中，正极极片包括正极集流体及依次层叠设置在正极集流体至少一侧表面上的正极活性材料层，所述正极活性材料层中含有压弹添加剂；其中，压弹添加剂为三维石墨烯，三维石墨烯具有多孔结构；其中，正极极片在沿其厚度方向被施加大于0且小于或等于5Mpa的压力后，正极极片的厚度回弹率和厚度压缩率独立地在2％‑20％的范围内。在正极活性材料层中添加上述压弹添加剂后，正极极片具有一定的压弹性能，使用该正极极片的电池电芯在充放电循环过程中的体积变化率较小，电池的循环性能可得到提升。

技术研发人员：韩晓燕,马永军,郭姿珠,晏鹏,潘仪
受保护的技术使用者：比亚迪股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15