正极极片、电芯和锂电池的制作方法

本发明涉及电池，具体而言，涉及一种正极极片、电芯和锂电池。

背景技术：

1、近年来，随着国家出台相关办法和条例以及电动汽车技术革新而带来的发展要求，市场对动力电池的能量密度、安全性能提出了更高的要求。纯电动汽车市场不断扩大，而各地起火的电动车也不断出现在新闻中，这就对安全性能提出更严苛的要求。同时，跟燃油汽车对比，能量密度是电动汽车的劣势，而高镍三元单晶正极材料lini1-x-ycoxmnyo2(1/20≤x≤1/3,1/20≤y≤1/3)具有比高镍三元多晶正极材料高的振实密度、更好的高温性能及循环性能，更适合做高电压产品，其优异的性能逐渐成为未来市场动力电池的主导正极材料。

2、虽然高镍三元单晶正极材料各方面性能都较为优异，但是同多晶正极材料一样，随着镍含量的升高，自身存在的本征缺陷所导致的结构变化使得其电性能在一定程度受到很大影响。高镍三元单晶正极材料表面会生成大量的含锂化合物(li2o、li2co3、lioh等)，使得吸湿性较强，对环境要求高且后续加工难度大；正极电极界面与电解液中hf发生副反应，使得界面不稳定。这些都会影响电化学性能。

3、一般来说，在高镍三元正极材料表面包覆一层或多层功能性材料是一种有效改善其性能的有效方法。常见的包覆材料有al2o3、zno、zro2等，但此类物质为惰性，没有离子电导率或电子电导率，对容量或锂离子传输没有积极作用。

4、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种正极极片、电芯和锂电池，以解决现有技术中采用在高镍三元正极材料的表面包覆功能性材料来改善其电性能，但由于包覆材料一般为惰性，没有例子电导率或电子电导率，对容量或锂离子传输没有积极作用的问题。

2、为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种正极极片，该正极极片包括集流体和附着于集流体上的正极涂覆层，该正极涂覆层的材料包括正极活性材料和固体类氧化剂；其中，固体类氧化剂包括四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、4-[(4,6-二辛硫基-1,3,5-三嗪-2-基)氨基]-2,6-二叔丁基苯酚、异氰脲酸三(3,5-二叔丁基-4-羟苄基)酯、3,9-双[1,1-二甲基-2-[(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基]乙基]-2,4,8,10-四氧杂螺[5.5]十一烷、n,n'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺中的至少一种。

3、进一步地，固体类氧化剂与正极活性材料的质量比为(0.5～5):100。

4、进一步地，正极活性材料包括富锰基类化合物、二元层状氧化物类化合物、三元层状氧化物类化合物、钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂中的至少一种。

5、进一步地，正极涂覆层的材料还包括粘合剂和导电剂，其中，粘合剂包括pvdf；导电剂包括super p、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、科琴黑中的至少一种。

6、进一步地，粘合剂与正极活性材料的质量比为(0.5～2):100。

7、进一步地，导电剂与正极活性材料的质量比为(0.5～2):100。

8、根据本申请的另一个方面，还提供了一种电芯，该电芯包括正极极片、电解液和负极极片，其中，正极极片为上述第一方面提供的正极极片。

9、进一步地，电解液包括基础电解液和液体类抗氧剂，液体类抗氧剂包括β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸异辛醇酯、2,4-二(正辛基硫亚甲基)-6-甲基苯酚中的至少一种。

10、进一步地，液体类抗氧剂与基础电解液的体积比为0.05～1:100。

11、进一步地，基础电解液包括溶质和溶剂，溶剂包括lipf6、lifsi、litfsi中的至少一种，优选为lipf6。

12、进一步地，溶剂为ec、dec、emc的混合液，进一步优选三者的体积比为1:1:1。

13、进一步地，基础电解液的摩尔浓度优选为0.8～1.2mol/l，优选为1mol/l。

14、进一步地，负极极片为石墨负极极片、硅碳负极极片中的至少一种。

15、根据本申请的第三个方面，还提供了一种锂电池，该锂电池包括上述第一方面提供的正极极片或第二方面提供的电芯。

16、应用本发明的技术方案，本申请提供的正极极片通过在正极涂覆层的材料中加入固体类氧化物，能够有效消耗正极产生的活性氧，同时生成的还原产物还能够在正极极片的表面形成保护层，有效抑制正极极片与电解液之间的副反应，进而有效提高锂电池的离子电导率，促进锂离子传输。

技术特征：

1.一种正极极片，其特征在于，所述正极极片包括集流体和附着于所述集流体上的正极涂覆层，所述正极涂覆层的材料包括正极活性材料和固体类氧化剂；其中，所述固体类氧化剂包括四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、4-[(4,6-二辛硫基-1,3,5-三嗪-2-基)氨基]-2,6-二叔丁基苯酚、异氰脲酸三(3,5-二叔丁基-4-羟苄基)酯、3,9-双[1,1-二甲基-2-[(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基]乙基]-2,4,8,10-四氧杂螺[5.5]十一烷、n,n'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述固体类氧化剂与所述正极活性材料的质量比为(0.5～5):100。

3.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述正极活性材料包括富锰基类化合物、二元层状氧化物类化合物、三元层状氧化物类化合物、钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂中的至少一种。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的正极极片，其特征在于，所述正极涂覆层的材料还包括粘合剂和导电剂，其中，所述粘合剂包括pvdf；所述导电剂包括super p、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、科琴黑中的至少一种；

5.一种电芯，其特征在于，所述电芯包括正极极片、电解液和负极极片，其中，所述正极极片为权利要求1至4中任一项所述的正极极片。

6.根据权利要求5所述的电芯，其特征在于，所述电解液包括基础电解液和液体类抗氧剂，所述液体类抗氧剂包括β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸异辛醇酯、2,4-二(正辛基硫亚甲基)-6-甲基苯酚中的至少一种。

7.根据权利要求6所述的电芯，其特征在于，所述液体类抗氧剂与所述基础电解液的体积比为0.05～1:100。

8.根据权利要求6所述的电芯，其特征在于，所述基础电解液包括溶质和溶剂，所述溶质包括lipf6、lifsi、litfsix中的至少一种，优选为lipf6；

9.根据权利要求5至8中任一项所述的电芯，其特征在于，所述负极极片为石墨负极极片、硅碳负极极片中的至少一种。

10.一种锂电池，其特征在于，所述锂电池包括权利要求1至4中任一项所述的正极极片或权利要求5至9中任一项所述的电芯。

技术总结
本发明提供了一种正极极片、电芯和锂电池。本申请提供的正极极片包括集流体和附着于集流体上的正极涂覆层，该正极涂覆层的材料包括正极活性材料和固体类氧化剂；其中，固体类氧化剂包括1010、168、1076、565、3114、GA‑80以及1098中的至少一种。本申请提供的正极极片通过在正极涂覆层的材料中加入固体类氧化物，能够有效消耗正极产生的活性氧，同时生成的还原产物还能够在正极极片的表面形成保护层，有效抑制正极极片与电解液之间的副反应，进而有效提高锂电池的离子电导率，促进锂离子传输。

技术研发人员：张志勇,李洋,朱冠楠
受保护的技术使用者：上海轩邑新能源发展有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16