正极添加剂、正极极片以及应用的制作方法

本申请涉及电池，尤其涉及一种正极添加剂、正极极片以及应用。

背景技术：

1、锂离子电池因其长循环寿命以及高能量密度等特点被广泛应用于3c消费类产品领域，随着可移动电子设备的快速发展，人们对锂离子电池的动力学性能、长循环寿命的需求越来越高。聚偏氟乙烯(pvdf)一般用作锂离子电池正极粘结剂，然而使用pvdf粘结剂制备得到的正极极片的粘结力较弱，严重影响了锂离子电池的循环使用寿命。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供了一种正极添加剂、正极极片以及应用，所述正极添加剂应用于锂离子电池的极片制备时，可以显著提高锂离子电池的活性材料层与集流体之间的粘结力，且所述正极添加剂具有电子导电性，可以提高电子电导，降低膜片电阻，利于提升锂离子电池的循环使用寿命。

2、第一方面，本申请提供了一种正极添加剂，所述正极添加剂包括式i所示结构：

3、

4、在式i中，r1包括式a和/或式b所示基团，r2包括式c所示基团；

5、

6、其中，*表示连接端，结合式i，本申请所述的正极添加剂是一种含有苯环以及三嗪环结构的三维网状大分子正极添加剂，本申请所述的正极添加剂具有较高的黏附性，尤其利于和铝箔基材表面水化羟基形成共价键，进而提高活性材料层与集流体之间的粘结力，同时，本申请中式i所示的正极添加剂用于正极活性材料层，可以有效改善活性材料层的电子传输网络，降低膜片电阻。

7、在一些实施方式中，所述正极添加剂的分子量为60万至80万。

8、第二方面，本申请提供了一种正极极片，所述正极极片包括正极集流体以及设置于所述正极集流体至少一面的正极活性材料层，所述正极活性材料层包括正极活性材料、粘结剂、导电剂以及上述的正极添加剂。

9、在一些实施方式中，基于所述正极活性材料层的质量，所述正极添加剂的质量百分含量为0.05wt％至0.5wt％。

10、本申请通过调控所述正极添加剂在所述正极活性材料层中的含量合适，以及控制所述正极添加剂的分子量在适当范围，一方面利于调控正极浆料的粘度在合适，另一方面，使得制备得到的正极活性材料层的膜片电阻较低，改善了锂离子电池的循环性能。

11、本申请的发明人在研究中还发现，采用pvdf粘结剂制备得到的正极极片的内聚力较小，导致冷压后极片反弹明显，使得容量后p.d(压实密度)损失严重，导致锂离子电池能量密度降低。

12、为了解决上述技术问题，在本申请的一些实施方式中，所述正极活性材料包括co元素以及可选的t元素，所述t元素选自ni、mn、al、mg、ti、zr、la、y、mo、v、cu、zn、ga、nb、cr、ba、w、ru、ag、sn、au、ce、pr、nd、sm、gd或ca中的至少一种，所述粘结剂包括f元素。

13、本申请式i所示的正极添加剂中，其结构中的氨基和羟基可以与正极活性材料中的co元素形成强配位以及螯合，同时，式i所示的正极添加剂中的羟基/氨基/亚氨基(三者中的至少一种)还可以与粘结剂中的f元素形成致密氢键，协同配合，进而提升了正极活性材料层的内聚力，利于降低冷压后极片反弹，提高了锂离子电池容量后的p.d。

14、在一些实施方式中，所述正极活性材料包括钴酸锂和/或镍钴锰酸锂，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯。

15、在一些实施方式中，所述正极活性材料中，将co元素的摩尔量记为m1，将t元素的摩尔量记为m2，90％≤m1/(m1+m2)≤100％。

16、在一些实施方式中，所述正极活性材料层与所述正极集流体之间的粘结力为35n/m至65n/m。此时，正极极片具有良好的结构稳定性，利于改善锂离子电池的循环性能。

17、在一些实施方式中，所述正极活性材料层的内聚力为70n/m至100n/m。此时，利于得到容量后的高p.d，大大提高了锂离子电池的能量密度。

18、在一些实施方式中，所述正极极片的膜片电阻为0.2ω至0.3ω。可见，本申请式i所示的正极添加剂能够较好地改善极片导电网络的电子导电性。

19、第三方面，本申请提供了一种电化学装置，所述电化学装置包括上述的正极极片。

20、第四方面，本申请提供了一种电子设备，所述电子设备包括上述的电化学装置。

21、本申请一些实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：本申请提供了一种具有式i所示结构的正极添加剂，所述正极添加剂的特殊结构使其具有较高的黏附性，可以与铝箔基材表面水化羟基形成共价键，提高活性材料层与集流体之间的粘结力，且所述正极添加剂的添加有利于改善正极活性材料层的电子导电网络，利于降低膜阻。同时，将其应用于正极活性材料中含有钴元素的正极极片时，所述正极添加剂中的羟基和氨基还可以与正极活性材料中的钴元素进行强配位，而且，所述正极添加剂中的羟基/氨基/亚氨基又可以与pvdf中的f元素形成致密氢键，提高了正极活性材料层的内聚力，利于得到容量后的高p.d，进而提升了锂离子电池的能量密度，改善了电化学装置的循环性能。

技术特征：

1.一种锂离子电池用的正极添加剂，其特征在于，所述正极添加剂包括式i所示结构：

2.根据权利要求1所述的正极添加剂，其特征在于，所述正极添加剂的分子量为60万至80万。

3.一种正极极片，其特征在于，所述正极极片包括正极集流体以及设置于所述正极集流体至少一面的正极活性材料层；

4.根据权利要求3所述的正极极片，其特征在于，基于所述正极活性材料层的质量，所述正极添加剂的质量百分含量为0.05wt％至0.5wt％。

5.根据权利要求3所述的正极极片，其特征在于，基于所述正极活性材料层的质量，所述正极添加剂的质量百分含量为0.25wt％至0.5wt％。

6.根据权利要求3所述的正极极片，其特征在于，所述正极活性材料包括co元素以及可选的t元素，所述t元素选自ni、mn、al、mg、ti、zr、la、y、mo、v、cu、zn、ga、nb、cr、ba、w、ru、ag、sn、au、ce、pr、nd、sm、gd或ca中的至少一种；

7.根据权利要求6所述的正极极片，其特征在于，所述正极活性材料包括钴酸锂和/或镍钴锰酸锂；

8.根据权利要求6所述的正极极片，其特征在于，所述正极活性材料中，将co元素的摩尔量记为m1，将t元素的摩尔量记为m2，90％≤m1/(m1+m2)≤100％。

9.根据权利要求3所述的正极极片，其特征在于，满足以下条件中的至少一者：

10.一种电化学装置，其特征在于，所述电化学装置包括权利要求3～9任一项所述的正极极片。

11.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括权利要求10所述的电化学装置。

技术总结
本申请公开了一种正极添加剂、正极极片以及应用，所述正极添加剂包括式I所示结构，式I中的R1包括式a和/或式b所示基团，R2包括式c所示基团：所述正极添加剂应用于正极极片的制备时，可以显著提高正极活性材料层与正极集流体之间的粘结力以及正极活性材料之间的内聚力，且所述正极添加剂能够有效改善正极活性材料层的电子导电网络，降低膜片电阻，利于提升锂离子电池的循环使用寿命。

技术研发人员：周常通,王可飞
受保护的技术使用者：宁德新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15