正极极片、制备方法以及二次电池与流程

本公开涉及锂电池材料，尤其涉及一种正极极片、制备方法以及二次电池。

背景技术：

1、随着锂电池的能量密度的提升，锂电池正极活性材料也从磷酸铁锂扩展到了三元材料。从ncm111到ncm811，随着镍含量的不断提升，能量密度也相应的增加，但是正极材料的安全性却越来越低，主要是因为随着正极活性材料中镍含量的提升，正极活性材料自身的热稳定性出现下降，导致其在相对低的温度下就会释放单线态氧，单线态氧具有非常强的氧化性，同时也产生氧气，起到热失控助燃的作用，导致三元锂电池的高温安全性下降。目前虽然有一些的方法来减少正极材料的热分解，如ald包覆、正极材料掺杂等，但是都很难解决其高温释放单线态氧的问题，导致高镍三元锂电池的高温安全性很难达到要求。

2、现有的捕获正极高温释放单线态氧的改善方案，效果都非常有限，不能有效抑制正极的释放单线态氧，单线态氧会氧化分解电解液，产生小分子易燃气体和过氧化物，过氧化物会分解产生氧气，氧气具有助燃的作用，这一系列的反应导致在高温条件下，三元高镍材料和电解液很容易发生热失控。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本公开提供了一种正极极片，所述正极极片包括正极集流体；以及正极材料层，所述正极材料层设置于所述正极集流体的表面，所述正极材料层包括正极活性材料，以及受阻胺和受阻酚中的至少一者。

2、在本公开内容的一个方面，受阻胺和受阻酚中的至少一者存在于正极活性材料表面。

3、在本公开内容的一个方面，所述正极材料层包括正极活性材料以及受阻胺，基于所述正极材料层的总质量，所述受阻胺的质量百分含量为0.05％-3％。

4、在本公开内容的一个方面，所述正极材料层包括正极活性材料以及受阻酚，基于所述正极材料层的总质量，所述受阻酚的质量百分含量为0.05％-3％。

5、在本公开内容的一个方面，所述正极材料层包括正极活性材料以及受阻胺和受阻酚，基于所述正极材料层的总质量，所述受阻胺的质量百分含量为0.1％-2％。

6、在本公开内容的一个方面，所述正极材料层包括正极活性材料以及受阻胺和受阻酚，基于所述正极材料层的总质量，所述受阻酚的质量百分含量为0.05％-0.6％。

7、在本公开内容的一个方面，基于所述正极材料层的总质量，所述受阻胺的质量百分含量为0.6％-0.9％。

8、在本公开内容的一个方面，基于所述正极材料层的总质量，所述受阻酚的质量百分含量为0.4％-0.6％。

9、在本公开内容的一个方面，其中，基于所述正极材料层的总质量，所述受阻胺和受阻酚的质量百分含量的和为0.15％-2.6％。

10、在本公开内容的一个方面，其中，基于所述正极材料层的总质量，所述受阻胺和受阻酚的质量百分含量的和为0.3％-1.5％；在本公开内容的一个方面，其中，所述受阻胺和受阻酚的质量百分含量的和为1.0％-1.5％。

11、在本公开内容的一个方面，其中，基于所述正极材料层的总质量，所述受阻胺的质量百分含量与所述受阻酚的质量百分含量的比值为0.5:1-5:1。

12、在本公开内容的一个方面，其中，所述受阻胺包括2,2,6,6-四甲基哌啶和4-氧-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶中的至少一者。

13、在本公开内容的一个方面，其中，所述受阻酚包括2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚和四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的至少一者。

14、在本公开内容的一个方面，其中，所述受阻酚为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。

15、在本公开内容的一个方面，其中，所述正极材料层还包括粘结剂、导电剂和导离子聚合物。

16、在本公开内容的一个方面，其中，所述导离子聚合物包括聚甲基丙烯酸甲酯和聚丙烯腈中的至少一种。

17、在本公开内容的一个方面，其中，基于所述正极材料层的总质量，所述导离子聚合物的质量百分含量为0.1％-0.5％。

18、在本公开内容的一个方面，其中，基于所述材料层的总质量，所述粘结剂的质量百分含量为0.3％-5％。

19、在本公开内容的一个方面，其中，基于所述材料层的总质量，所述导电剂的质量百分含量为0.3％-3％。

20、在本公开内容的一个方面，其中，基于所述材料层的总质量，所述活性材料的质量百分含量为93％-98％。

21、在本公开内容的一个方面，其中，所述正极活性材料包括三元正极材料；在本公开内容的一个方面，其中，所述正极活性材料为镍钴锰酸锂三元材料，但不限于此。

22、本公开还提供了一种制备前述正极极片的方法，所述方法包括以下步骤：

23、s1：将粘结剂、导电剂和正极活性材料制备得到浆料；

24、s2：将所述浆料涂覆于正极集流体表面，经干燥后，得到正极极片；

25、s3：将导离子聚合物溶解于溶剂中，得到导离子聚合物的溶液，再将受阻酚和受阻胺溶解于所述导离子聚合物的溶液中，待分散均匀后，得到混合溶液，再将所述混合溶液涂覆于所述s2步骤中得到的正极极片的表面，得到所述正极极片。

26、在本公开内容的一个方面，其中，在s1中，制备浆料时，使用n-甲基吡咯烷酮作为溶剂。

27、在本公开内容的一个方面，其中，在s3中，所述溶剂包括乙酸乙酯、n,n-二甲基乙酰胺、n,n-二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮、异丙醇、丙酮和乙酸丁酯中的至少一种。

28、在本公开内容的一个方面，其中，在制备方法的s2和/或s3中，还包括辊压的过程。

29、本公开提供了一种表面涂覆有受阻胺和/或受阻酚的正极极片，其中，受阻胺会先捕获正极活性材料释放的部分单线态氧，捕获单线态氧的受阻胺会氧化成为氮氧自由基，另一部分未被捕获的单线态氧会和电解液反应，产生小分子自由基，受阻胺氧化后得到的氮氧自由基可以很好的捕获电解液中产生的小分子自由基；受阻酚也同样具有捕获自由基的作用，通过两种组分的协调配合作用，降低了捕获自由基的反应能垒，大大的提高了对自由基的捕获效率。

30、本公开提供了一种二次电池，所述二次电池包括前述正极极片或前述制备方法制备的正极极片。

31、有益效果：

32、通过使用本公开所提供的正极极片，存在于其活性材料表面的受阻胺和/或受阻酚可以捕获单线态氧和小分子自由基，减少了正极活性材料释放的氧气和小分子易燃气体，提升了正极极片的安全性。

技术特征：

1.一种正极极片，其特征在于，所述正极极片包括

2.根据权利要求1所述的正极极片，其中，基于所述正极材料层的总质量，所述受阻胺的质量百分含量为0.05％-3％；和/或

3.根据权利要求1所述的正极极片，其中，基于所述正极材料层的总质量，所述受阻胺的质量百分含量为0.1％-2％；和/或

4.根据权利要求1或2所述的正极极片，其中，基于所述正极材料层的总质量，所述受阻胺和受阻酚的质量百分含量的和为0.15％-2.6％。

5.根据权利要求1或2所述的正极极片，其中，基于所述正极材料层的总质量，所述受阻胺的质量百分含量与所述受阻酚的质量百分含量的比值为0.5:1-5:1。

6.根据权利要求1所述的正极极片，其中，所述受阻胺包括2,2,6,6-四甲基哌啶和4-氧-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶中的至少一者；和/或

7.根据权利要求1所述的正极极片，其中，所述正极材料层还包括粘结剂、导电剂和导离子聚合物，所述正极极片满足条件1)～4)中的至少一项：

8.根据权利要求1所述的正极极片，其中，所述正极活性材料包括三元正极材料。

9.一种制备权利要求1-8任一项所述的正极极片的方法，其特征在于，所述方法包括

10.一种二次电池，其特征在于，所述二次电池包括权利要求1-8任一项所述的正极极片或权利要求9所述的制备方法制备的正极极片。

技术总结
本公开涉及一种正极极片，所述正极极片包括正极集流体和正极材料层，正极材料层设置于正极集流体的表面，正极材料层包括正极活性材料，以及受阻胺和受阻酚中的至少一者；本公开所涉及的正极极片降低了捕获自由基的反应能垒，提高了对自由基的捕获效率，减少了正极活性材料释放的氧气和小分子易燃气体，提升了正极极片的安全性。

技术研发人员：邓素祥,肖遥,张鑫
受保护的技术使用者：蔚来电池科技（安徽）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16