正极片及其制备方法、电极组件、储能设备及用电设备与流程

本发明一般涉及新能源领域，具体涉及一种正极片及其制备方法、电极组件、储能设备及用电设备。

背景技术：

1、锂电池的生产过程会产生大量的正极片废料，比如在裁切工序中会浪费严重；由富锂锰基正极材料制成的锂电池，其生产成本是使用磷酸铁锂材料的三倍以上，因此，将富锂锰基回收料引入作为正极活性材料，并改善其电池性能具有很高的经济价值。

技术实现思路

1、鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种正极片及其制备方法、电极组件、储能设备及用电设备。

2、第一方面，本申请提供一种正极片，包括集流体和涂覆在集流体表面的复合活性材料，复合活性材料包括内核和包覆在内核表面的壳层，内核包括第一富锂锰基材料，壳层包括第二富锂锰基材料，其中，第一富锂锰基材料为经过回收处理工艺得到的富锂锰基回收料，第二富锂锰基材料为新制备的富锂锰基材料；内核的平均粒径为复合活性材料平均粒径的0.08-0.5倍。

3、作为可选的方案，复合活性材料的平均粒径为5um-8um。

4、作为可选的方案，第一富锂锰基超材料的平均粒径为0.4um-1.2um；优选地，第一富锂锰基材料的平均粒径为0.8um-1.0um。

5、作为可选的方案，活性材料的的化学式为xli2mno3(1-x)limo2，其中m＝ni或mn，0<x<1。

6、第二方面，本申请提供一种第一方面的正极片的制备方法，包括如下步骤：

7、将报废的富锂锰基正极片进行分离处理，得到含有富锂锰基的活性材料；

8、将含有富锂锰基的活性材料进行球磨处理，并进行干燥，得到第一富锂锰基材料粉末；

9、配置含有锰盐和m金属盐的混合金属盐溶液，以及沉淀剂溶液和络合剂溶液；

10、将第一富锂锰基材料粉末、混合金属盐溶液、沉淀剂溶液和络合剂溶液混合得到混合液，将混合液置入反应釜中进行沉淀化合反应后，经过固液分离、洗涤、干燥得到复合活性材料前驱体；

11、将复合活性材料前驱体与碳源以及锂源混合进行热处理得到复合活性材料；

12、将复合活性材料、正极导电剂、粘结剂按照质量比(85％-95％):(1％-5％):(1％-5％)与溶剂nmp进行搅拌合浆，得到正极浆料，然后在铝箔上涂布烘干，辊压、分切，制作得到正极片。

13、作为可选的方案，将报废的富锂锰基正极片进行的分离处理，得到含有富锂锰基的活性材料的过程，包括：

14、将报废的富锂锰基正极片浸泡于去离子水中，直至铝箔与含有富锂锰基的活性材料分离，得到含有富锂锰基的活性材料。

15、作为可选的方案，将含有富锂锰基的活性材料进行球磨处理，并进行干燥，得到第一富锂锰基材料粉末的过程中，干燥方式采用喷雾干燥的方式。

16、作为可选的方案，将第一富锂锰基材料粉末、混合金属盐溶液、沉淀剂溶液和络合剂溶液混合得到混合液，将混合液置入反应釜中进行沉淀化合反应的过程中，混合液的ph值保持为10-12，沉淀化合反应的温度为100℃-120℃，时间为5h-10h。

17、作为可选的方案，将复合活性材料前驱体与碳源以及锂源混合进行热处理得到复合活性材料的过程中，热处理的温度为700℃-750℃，时间为3h-5h。

18、第三方面，本申请提供一种电极组件，包括第一方面的正极片。

19、第四方面，本申请提供一种储能设备，包括第一方面的正极片或第三方面的电极组件。

20、第五方面，本申请提供一种用电设备，用电设备包括第四方面的储能设备，储能设备为用电设备供电。

21、本发明提供的正极片，通过将回收的富锂锰基回收料作为内核，新制备的富锂锰基材料作为壳层，得到复合正极材料，解决了现有富锂锰基正极材料成本高昂以及富锂锰基回收料电池性能差的问题。本申请的复合活性材料，以富锂锰基回收料为内核，壳层为新制备的富锂锰基材料，实现了废物回收利用，并且由于内核和壳层为相同类型的材料，两者具有很好的兼容性，制备方便的同时保证了电池具有较高的容量性能，并且降低了正极材料的成本，获得很高的经济价值。

技术特征：

1.一种正极片，其特征在于，包括集流体和涂覆在所述集流体表面的复合活性材料，所述复合活性材料包括内核和包覆在所述内核表面的壳层，所述内核包括第一富锂锰基材料，所述壳层包括第二富锂锰基材料，其中，所述第一富锂锰基材料为经过回收处理工艺得到的富锂锰基回收料，所述第二富锂锰基材料为新制备的富锂锰基材料；所述内核的平均粒径为所述复合活性材料的平均粒径的0.08-0.5倍。

2.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，所述复合活性材料的平均粒径为5um-8um。

3.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，所述第一富锂锰基材料的平均粒径为0.4um-1.2um；优选地，所述第一富锂锰基材料的平均粒径为0.8um-1.0um。

4.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，所述活性材料的的化学式为xli2mno3(1-x)limo2，其中m＝ni或mn，0<x<1。

5.一种权利要求1-4任一项所述的正极片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，将报废的富锂锰基正极片进行的分离处理，得到含有富锂锰基的活性材料的过程，包括：

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，将所述含有富锂锰基的活性材料进行球磨处理，并进行干燥，得到所述第一富锂锰基材料粉末的过程中，所述干燥方式采用喷雾干燥的方式。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，将所述第一富锂锰基材料粉末、所述混合金属盐溶液、所述沉淀剂溶液和所述络合剂溶液混合得到混合液，将所述混合液置入反应釜中进行沉淀化合反应的过程中，所述混合液的ph值保持为10-12，所述沉淀化合反应的温度为100℃-120℃，时间为5h-10h。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，将所述复合活性材料前驱体与碳源以及锂源混合进行热处理得到所述复合活性材料的过程中，所述热处理的温度为700℃-750℃，时间为3h-5h。

10.一种电极组件，其特征在于，包括权利要求1-4任一项所述的正极片。

11.一种储能设备，其特征在于，包括权利要求1-4任一项所述的正极片或权利要求10所述的电极组件。

12.一种用电设备，其特征在于，所述用电设备包括如权利要求11所述的储能设备，所述储能设备为所述用电设备供电。

技术总结
本申请公开了正极片及其制备方法、电极组件、储能设备及用电设备。所述正极片包括集流体和涂覆在所述集流体表面的复合活性材料，复合活性材料包括内核和包覆在内核表面的壳层，内核包括第一富锂锰基材料，壳层包括第二富锂锰基材料，其中，第一富锂锰基材料为经过回收处理工艺得到的富锂锰基回收料，第二富锂锰基材料为新制备的富锂锰基材料；内核的平均粒径为复合活性材料的平均粒径的0.08‑0.5倍。本申请的正极活性材料实现了废物回收利用，并且由于内核和壳层为相同类型的材料，两者具有很好的兼容性，制备方便的同时保证了电池具有较高的容量性能，并且降低了正极材料的成本，获得很高的经济价值。

技术研发人员：谢炎崇,贺伟
受保护的技术使用者：厦门海辰储能科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13