复合正极片及其制备方法和锂离子电池与流程

本发明涉及锂离子电池，尤其是涉及一种复合正极片及其制备方法和锂离子电池。

背景技术：

1、磷酸铁锂电池相比于其他类型锂电池具有低成本、原材料易获取、高安全、循环寿命长等特点，占据了电池行业一席之地。然而，磷酸铁锂本征克容低，电子电导差，在快充和续航里程上，和三元正极材料相比，略显不足。从电芯产品角度出发，增加涂布面密度制作厚电极(单面面密度≥210g/m2)，以减少箔材用量，既能实现降低成本，又能减重以提升能量密度，是一条重要的提升磷酸铁锂产品竞争力的技术分支，赢得了广大技术工作者的青睐。

2、如今，主流的电极制备技术是湿法工艺(例如公布号为cn109192980a的中国专利)，然而，传统的湿法制备技术受工艺瓶颈的限制，制造厚电极会出现由于活性物质层在烘烤过程中表面与内部溶剂挥发速率不同，出现开裂的情况。尤其是磷酸铁锂正极，由于粒径较三元正极材料小，厚电极(单面面密度≥210g/m2)涂布开裂情况更加严重。不仅如此，厚电极涂布加工困难造成极片不良，存在极片剥离强度较低、膜片电阻大等严重问题。

3、相较于湿法制备电极片，干法极片在制备过程中无需溶剂和烘烤工序，也就不存在极片涂布烘烤开裂等风险，但是，干法制备电极片技术，由于需要确保干粉料纤维化，以及确保浆料与箔材之间具有较高的粘结力，需要用到比湿法工艺更多的粘结剂，这会导致活性材料组分较低，非导电性的粘结剂比例增高，而降低了极片的电子电导。

4、因此，如何提供一种剥离强度较高、膜片电阻较低且能解决厚电极存在的极片开裂问题的正极片，是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的在于提供了一种复合正极片及其制备方法和锂离子电池，本发明通过在集流体上层叠设置第一膜层和第二膜层，所述第一膜层通过湿法工艺制备，所述第二膜层通过干法工艺制备，解决了厚正极片开裂问题，使得厚正极片具有较高的剥离强度和较低的电阻。

2、为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种复合正极片，所述复合正极片包括集流体和位于所述集流体表面的电极膜层，所述电极膜层包括层叠设置的第一膜层和第二膜层，其中，所述第一膜层位于靠近集流体的一侧，所述第二膜层设置于所述第一膜层的表面，所述第一膜层通过湿法工艺制备，所述第二膜层通过干法工艺制备，所述第一膜层的单面面密度为40g/m2–110g/m2，所述第二膜层的单面面密度为100g/m2-192g/m2。

4、本发明通过在集流体上层叠设置第一膜层和第二膜层，所述第一膜层通过湿法工艺制备，所述第二膜层通过干法工艺制备，解决了厚正极片开裂问题，使得厚正极片具有较高的剥离强度和较低的电阻。

5、进一步的，所述集流体为涂碳铝箔或铝箔，所述集流体的厚度为10-14μm。

6、进一步的，所述复合正极片的单面面密度为200～240g/m2。

7、进一步的，所述第一膜层包括第一活性物质、第一导电剂和第一粘结剂，所述第二膜层包括第二活性物质、第二导电剂和第二粘结剂。

8、进一步的，所述第一膜层和所述第二膜层的单面面密度比为(2:8)-(5:5)。

9、进一步的，所述第一膜层还包括分散剂，所述第一活性物质、第一导电剂、第一粘结剂和所述分散剂的质量比为(95-98)：(0.1-4.5)：(0.5-4.9)：(0-2)，且质量比之和等于100。

10、进一步的，所述第二活性物质、第二导电剂和所述第二粘结剂的质量比为(80-95)：(1-10)：(4-15)，且质量比之和等于100。

11、进一步的，所述第一活性物质包括磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、ncm811、ncm613、ncm622、ncm604中的至少一种。

12、进一步的，所述第一导电剂包括炭黑、科琴黑、乙炔黑、碳纳米管、石墨烯中的至少一种。

13、进一步的，所述第一粘结剂包括聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚丙烯酸中的至少一种。

14、进一步的，所述第二活性物质包括磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、ncm811、ncm613、ncm622、ncm604中的至少一种。

15、进一步的，所述第二导电剂包括炭黑、科琴黑、乙炔黑、碳纳米管、石墨烯中的至少一种。

16、进一步的，所述第二粘结剂包括聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚丙烯酸中的至少一种。

17、进一步的，所述分散剂包括聚碳酸酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚丙烯酸中的至少一种。

18、第二方面，本发明提供了一种如第一方面所述的复合正极片的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

19、s1、将所述第一活性物质、第一导电剂和所述第一粘结剂分散于有机溶剂中制成浆料，然后将所述浆料涂布于所述集流体上，以在所述集流体上形成所述第一膜层，得到带有第一膜层的正极片；

20、s2、将所述第二活性物质、所述第二导电剂和所述第二粘结剂进行混合，以进行纤维化处理，得到絮状混合物，然后将所述絮状混合物通过加热辊压处理，得到所述第二膜层；

21、s3、将所述第二膜层热压到所述带有第一膜层的正极片上的第一膜层表面，得到复合正极片。

22、进一步的，所述有机溶剂包括nmp。

23、进一步的，在步骤s1中，将分散剂分散于所述有机溶剂中。

24、进一步的，在步骤s1中，所述浆料的粘度为7000-11000mpa·s。

25、进一步的，在步骤s1中，所述浆料的固含量为60％～75％。

26、进一步的，在步骤s1中，所述涂布的工艺为转移涂布、挤压涂布、刮刀刮涂中的一种。

27、进一步的，在步骤s2中，所述混合的方式为球磨、行星分散、高速分散中的一种。

28、进一步的，在步骤s2中，所述混合的转速为1000-4000r/min。

29、进一步的，在步骤s2中，所述混合的时间为10-60min。

30、进一步的，在步骤s2中，所述辊压的压力为2000-6000mpa。

31、进一步的，在步骤s2中，所述加热的温度为40-90℃。

32、进一步的，在步骤s2中，所述辊压的速率为0.5-5m/min。

33、进一步的，在步骤s2中，在所述加热辊压处理过程中出现卡辊现象时，在辊上加入润滑剂，以对加热辊进行润滑。

34、进一步的，在步骤s2中，所述润滑剂包括异丙醇、丙酮、四氢呋喃中的一种。

35、进一步的，在步骤s3中，将所述第二膜层通过热辊压到所述带有第一膜层的正极片上的第一膜层表面，其中，所述热辊的温度为90-150℃，辊压的速率为5-20m/min。

36、进一步的，所述复合正极片的压实密度为2.4-2.65g/cm3。

37、第三方面，本发明提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池包括正极片，所述正极片包括第一方面所述的复合正极片或由第二方面所述的复合正极片的制备方法制备的复合正极片。

38、与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括以下一项：

39、本发明通过在集流体上层叠设置第一膜层和第二膜层，所述第一膜层通过湿法工艺制备，所述第二膜层通过干法工艺制备，解决了厚正极片开裂问题，使得厚正极片具有较高的剥离强度和较低的电阻。