一种正极极片和锂离子电池的制作方法

本发明属于锂离子电池，具体涉及一种正极极片和锂离子电池。

背景技术：

1、锂离子电池具有无记忆效应、容量较高、循环性能好等优点，被广泛应用在消费数码产品、出行工具、储能设备等场景。

2、然而，锂离子电池在使用过程中遇到挤压、撞击、刺穿等机械滥用时，会产生大量的焦耳热，引发锂离子电池内部的化学反应进一步放热并引燃可燃物，导致锂离子电池起火，存在不可忽视安全问题。

3、一般来讲，当锂离子电池面临机械滥用时，锂离子电池的电芯可能会发生四种短路模式：正极活性物质与负极活性物质接触短路，正极活性物质与负极集流体接触短路，正极集流体与负极活性物质接触短路和正极集流体与负极集流体接触短路。其中，正极集流体与负极活性物质接触时，由于短路电阻较小，且产热集中于短路点，短路点瞬时放热，温度突增，极易引发电池内部材料起火燃烧，因此正极集流体与负极活性物质接触短路是最容易发生短路的模式。

技术实现思路

1、本发明提供一种正极极片，该正极极片能够提高正极集流体与负极活性物质接触短路位点的阻抗，降低该短路产生的热量，从而有效减少了正极集流体与负极活性物质接触短路引起的电芯起火等安全问题，在保证安全性能的同时最大限度地降低对锂离子电池的电化学性能和能量密度的影响。

2、本发明还提供一种电芯，该电芯的正极集流体与负极活性物质之间具有较高的接触短路阻抗，因此能够降低正极集流体与负极活性物质接触短路时产生的热量，从而有效减少了正极集流体与负极活性物质接触短路引起的电芯起火等安全问题。

3、本发明还提供一种锂离子电池，该锂离子电池的正极集流体与负极活性物质之间具有较高的接触短路阻抗，因此能够降低正极集流体与负极活性物质接触短路时产生的热量，从而有效减少了正极集流体与负极活性物质接触短路引起的电池起火等安全问题。

4、第一方面，本发明提供一种正极极片，所述正极极片包括：正极集流体、设置在所述正极集流体至少一个表面上的第一涂层，和设置在所述第一涂层表面上的正极活性物质层；

5、所述第一涂层含有第一材料和导电剂，其中在第一涂层中，所述第一材料的颗粒粒径≤800nm；所述第一涂层的面电阻不小于500mω/□。

6、如上所述的正极极片，其中，所述第一材料的颗粒粒径dv50≤400nm，优选地，所述第一材料的颗粒粒径dv50满足：10nm≤dv50≤80nm；和/或；

7、所述第一涂层的面电阻不小于800mω/□；和/或，所述的第一涂层的面电阻≤13000mω/□；优选地，所述的第一涂层的面电阻≤4000mω/□。

8、如上所述的正极极片，其中，所述第一材料的电阻率为大于或等于1ω·cm。

9、如上所述的正极极片，其中，在所述第一涂层中，第一材料的质量占比≥30％，导电剂的质量占比≤20％。

10、如上所述的正极极片，其中，所述第一涂层中还含有第一粘结剂，所述第一粘结剂在所述第一涂层中的含量为大于或等于15％wt，且小于或等于70％wt。

11、如上所述的正极极片，其中，所述第一涂层在极片中的厚度为不大于1μm。

12、如上所述的正极极片，其中，所述正极活性物质层含有第二材料、第二粘结剂、第二导电剂，其中，所述第二材料的电阻率为大于或等于1ω·cm。

13、如上所述的正极极片，其中，第一材料选自氧化铝、硫酸钡、二氧化硅、一氧化硅、氧化锆、氧化镁、氧化钒、氧化钛、勃姆石、包碳或不包碳的磷酸铁锰锂、包碳或不包碳的钛酸锂中至少一种。

14、如上所述的正极极片，其中，所述第二材料选自包碳或不包碳的氧化铝、硫酸钡、二氧化硅、一氧化硅、氧化锆、氧化镁、氧化钒、氧化钛、勃姆石、、包碳或不包碳的磷酸铁锰锂、包碳或不包碳的钛酸锂中至少一种；和/或，

15、所述正极活性材料包括钴酸锂、磷酸铁锂、镍酸锂、锰酸锂、钛酸锂、钒酸锂、磷酸锰锂、磷酸锰铁锂、磷酸钒锂、磷酸钒氧锂、富锂锰材料、镍钴锰三元材料、镍钴铝三元材料、镍钴锰铝材料中的至少一种。

16、如上所述的正极极片，其中，所述第二粘结剂在所述正极活性物质层中的含量为0.5-5％wt；

17、所述第二材料在所述正极活性物质层中的含量为大于或等于0.8％wt；

18、所述第二导电剂在所述正极活性物质层中的含量为0.3-3％wt。

19、本发明的第二方面，提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括第一方面所述的正极极片。

20、如上所述的锂离子电池，其中，所述锂离子电池还包括负极极片，所述负极极片包括负极集流体、位于负极集流体至少一个表面上的第一负极活性层和第二负极活性层，所述第一负极活性层位于第二负极活性层与集流体之间；

21、所述第一负极活性层中负极活性物质的颗粒粒径大于所述第二负极活性层中负极活性物质的颗粒粒径。

22、本发明的实施，至少具有以下有益效果：

23、本发明所提供的正极极片，当发生机械滥用时，在正极活性物质层剥落的过程中，第一涂层仍能够保留在铝箔表面，能够有效防止正极集流体与负极活性物质接触产生短路，第一涂层即便发生第一涂层与负极活性物质层的接触短路，由于第一涂层限定第一材料为纳米级颗粒，有利于降低第一涂层的厚度，避免第一涂层过厚而影响电池的能量密度，同时，第一涂层的厚度越薄，第一涂层中的第一材料的涂布更加均匀和平整，从而有利于实现在保证安全性能的同时最大限度地降低对锂离子电池的电学性能和能量密度的影响。

技术特征：

1.一种正极极片，其特征在于，所述正极极片包括：正极集流体、在所述正极集流体至少一个表面上的第一涂层，和在所述第一涂层表面上的正极活性物质层；

2.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述第一材料的颗粒粒径dv50≤400nm，优选地，所述第一材料的颗粒粒径dv50满足：10nm≤dv50≤80nm；和/或，

3.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，在所述第一涂层中，第一材料的质量占比≥30％，导电剂的质量占比≤20％。

4.根据权利要求3所述的正极极片，其特征在于，所述第一涂层中还含有第一粘结剂，所述第一粘结剂在所述第一涂层中的含量为大于或等于15％wt，且小于或等于70％wt。

5.根据权利要求1-4任一项所述的正极极片，其特征在于，所述第一涂层在极片中的厚度为不大于1μm；和/或，

6.根据权利要求1-4任一项所述的正极极片，其特征在于，所述正极活性物质层包含第二材料、正极活性材料；其中，所述第二材料的电阻率为大于或等于1ω·cm。

7.根据权利要求1-4任一项所述的正极极片，其特征在于，第一材料选自包碳或不包碳的氧化铝、硫酸钡、二氧化硅、一氧化硅、氧化锆、氧化镁、氧化钒、氧化钛、勃姆石、包碳或不包碳的磷酸铁锰锂、包碳或不包碳的钛酸锂中至少一种。

8.根据权利要求6所述的正极极片，其特征在于，所述正极活性物质层包括正极活性材料，所述的正极活性材料包括钴酸锂、磷酸铁锂、镍酸锂、锰酸锂、钛酸锂、钒酸锂、磷酸锰锂、磷酸锰铁锂、磷酸钒锂、磷酸钒氧锂、富锂锰材料、镍钴锰三元材料、镍钴铝三元材料、镍钴锰铝材料、镍锰二元材料、含钠钴酸锂中的至少一种；和/或，

9.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括权利要求1-8任一项所述的正极极片。

10.根据权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池还包括负极极片，所述负极极片包括负极集流体、位于负极集流体至少一个表面上的第一负极活性层和第二负极活性层，所述第一负极活性层位于第二负极活性层与集流体之间；

技术总结
本发明提供一种正极极片和锂离子电池。正极极片包括：正极集流体、设置在正极集流体至少一个表面上的第一涂层，和设置在第一涂层表面上的正极活性物质层；所述第一涂层含有第一材料和导电剂，所述第一材料的颗粒粒径≤800nm，所述第一涂层的面电阻不小于500mΩ/□，本发明提供的正极极片能够提高正极集流体与负极活性物质接触短路位点时的阻抗，降低该短路产生的热量，从而有效减少了该短路引起的电芯起火等安全问题。

技术研发人员：杨帆
受保护的技术使用者：珠海冠宇电池股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14