正极极片、储能装置和用电系统的制作方法

本发明属于电池领域，具体而言，涉及一种正极极片、储能装置和用电系统。

背景技术：

1、锂电池的生产过程会产生大量的正极极片废料，比如在裁切工序中会产生一些边角料，尤其某些正极活性材料的生产成本较高，比如三元、富锂锰基等材料，因而会造成严重的浪费，如果这些正极极片可以重新回收利用，不仅可以降低生产成本，而且避免了资源浪费，将具有很高的经济价值。但是正极极片回收料因为含有粘结剂、导电剂、一些金属杂质等成分，会导致材料的电性能下降严重。目前主要通过烧结提纯、强酸强碱溶解等回收方法对其进行处理，但是现有的回收方法不仅回收成本高昂，还会造成环境污染。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种正极极片、储能装置和用电系统。该正极极片在保证其电性能的基础上，最大程度的利用正极活性材料回收料，不仅降低了正极活性材料的使用量，显著降低生产成本，具有较高的经济价值，而且采用纯物理方式对正极活性材料回收料进行了有效回收利用，从而减少了正极活性材料回收料的回收再利用成本，且对环境友好。

2、在本发明的一个方面，本发明提出了一种正极极片。根据本发明的实施例，该正极极片包括：

3、集流体，所述集流体具有相对的第一端和第二端，所述第一端设有极耳；

4、第一正极活性材料层，所述第一正极活性材料层设在所述集流体的至少一侧，沿着所述第一端到所述第二端的方向上，所述第一正极活性材料层的厚度减小，所述第一正极活性材料层包括正极活性材料回收料和第一正极活性材料；

5、第二正极活性材料层，所述第二正极活性材料层设在所述第一正极活性材料层的远离所述集流体的一侧且至少部分覆盖所述第一正极活性材料层的表面，所述第二正极活性材料层包括第二正极活性材料。

6、根据本发明实施例的正极极片，包括集流体、第一正极活性材料层和第二正极活性材料层。集流体具有相对的第一端和第二端，第一端设有极耳；第一正极活性材料层设在集流体的至少一侧，第一正极活性材料层包括正极活性材料回收料和第一正极活性材料。因为集流体电子传输的快慢会影响正极活性材料的电化学性能的发挥，即集流体的导电性越强，越有利于正极活性材料更快的脱嵌锂离子，从而更容易发挥材料的电化学性能。集流体越是靠近极耳的一端，其电子传输越快，且沿着第一端到第二端的方向上，电子传输减慢，因而沿着第一端到第二端的方向上，第一正极活性材料层的厚度减小，正是利用集流体上越靠近第一端的集流体的电子传输越快，在越靠近第一端的集流体上分布的正极活性材料回收料越多，通过靠近第一端的集流体的强导电性弥补施加在其上的正极活性材料回收料导电性不足的缺陷，进而降低正极活性材料回收料对正极极片性能的影响。将第二正极活性材料层设在第一正极活性材料层的远离集流体的一侧且至少部分覆盖所述第一正极活性材料层的表面，第二正极活性材料层包括第二正极活性材料，一方面，第二正极活性材料层将第一正极活性材料层与电解液隔离，从而降低第一正极活性材料层中的正极活性材料回收料被电解液的腐蚀，另一方面，通过第二正极活性材料层保证正极极片的整体电性能。本申请的双层结构的正极极片可以达到与由全部正极活性材料制备的正极极片相当的电性能。由此，该正极极片在保证其电性能的基础上，最大程度的利用正极活性材料回收料，不仅降低了正极活性材料的使用量，显著降低生产成本，具有较高的经济价值，而且采用纯物理方式对正极活性材料回收料进行了有效回收利用，从而减少了正极活性材料回收料的回收再利用成本，且对环境友好。

7、在本发明的一些实施例中，基于所述第一正极活性材料层的总质量，所述正极活性材料回收料的质量占比不高于60％。由此，可以提高正极极片的电性能。

8、在本发明的一些实施例中，所述正极活性材料回收料的dv50小于所述第一正极活性材料的dv50；所述正极活性材料回收料的dv50小于所述第二正极活性材料的dv50。由此，可以降低第一正极活性材料层中正极活性材料回收料对正极极片的电性能的负面影响。

9、在本发明的一些实施例中，所述正极活性材料回收料的dv50为0.8μm～1.0μm，所述第一正极活性材料的dv50和所述第二正极活性材料的dv50分别独立地为1.5～1.8μm。由此，可以降低第一正极活性材料层中正极活性材料回收料对正极极片的电性能的负面影响。

10、在本发明的一些实施例中，所述第一正极活性材料层的最靠近所述第一端的厚度与所述第一端到所述第二端的方向上所述第一正极活性材料层的长度的比值为1：(1000～10000)。由此，可以提高正极极片的电性能。

11、在本发明的一些实施例中，所述第一正极活性材料层的上表面呈平面形、阶梯形和波浪形中的至少之一。

12、在本发明的一些实施例中，在所述第一端到所述第二端的方向上，所述第一正极活性材料层的长度不大于所述第二正极活性材料层的长度。由此，可以提高正极极片的电性能。

13、在本发明的一些实施例中，所述第二正极活性材料层的靠近所述第一端的厚度d与所述第一正极活性材料层的靠近所述第一端的厚度h比为1:(0.25～4)。由此，可以提高正极极片的电性能。

14、在本发明的一些实施例中，所述集流体单侧的所述第一正极活性材料层和所述第二正极活性材料层的总厚度d+h不大于35μm。由此，可以提高正极极片的电性能。

15、在本发明的一些实施例中，所述第一正极活性材料和所述第二正极活性材料分别独立地包括锂镍钴氧化物、锂锰钴氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴锰氧化物、磷酸铁锂、磷酸锰锂和磷酸锰铁锂中的至少之一。

16、在本发明的一些实施例中，所述正极活性材料回收料包括锂镍钴氧化物回收料、锂锰钴氧化物回收料、锂镍锰氧化物回收料、锂镍钴锰氧化物回收料、磷酸铁锂回收料、磷酸锰锂回收料和磷酸锰铁锂回收料中的至少之一。

17、本发明的第二个方面，本发明提出了一种储能装置。根据本发明的实施例，该储能装置包括上述正极极片。与现有技术相比，该储能装置在保证良好的电性能的同时，具有低的生产成本。

18、本发明的第三个方面，本发明提出了一种用电系统。根据本发明的实施例，该用电系统包括上述储能装置。与现有技术相比，该用电系统具有低的生产成本和较高的经济效益。

19、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种正极极片，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，基于所述第一正极活性材料层的总质量，所述正极活性材料回收料的质量占比不高于60％。

3.根据权利要求1或2所述的正极极片，其特征在于，所述正极活性材料回收料的dv50小于所述第一正极活性材料的dv50；

4.根据权利要求3所述的正极极片，其特征在于，所述正极活性材料回收料的dv50为0.8μm～1.0μm，所述第一正极活性材料的dv50和所述第二正极活性材料的dv50分别独立地为1.5～1.8μm。

5.根据权利要求1或2所述的正极极片，其特征在于，所述第一正极活性材料层的最靠近所述第一端的厚度与所述第一端到所述第二端的方向上所述第一正极活性材料层的长度的比值为1：(1000～10000)。

6.根据权利要求1或2所述的正极极片，其特征在于，所述第一正极活性材料层的上表面呈平面形、阶梯形和波浪形中的至少之一。

7.根据权利要求1或2所述的正极极片，其特征在于，在所述第一端到所述第二端的方向上，所述第一正极活性材料层的长度不大于所述第二正极活性材料层的长度。

8.根据权利要求1或2所述的正极极片，其特征在于，所述第二正极活性材料层的靠近所述第一端的厚度d与所述第一正极活性材料层的靠近所述第一端的厚度h比为1:(0.25～4)。

9.根据权利要求1或2所述的正极极片，其特征在于，所述集流体单侧的所述第一正极活性材料层和所述第二正极活性材料层的总厚度d+h不大于35μm。

10.根据权利要求1或2所述的正极极片，其特征在于，所述第一正极活性材料和所述第二正极活性材料分别独立地包括锂镍钴氧化物、锂锰钴氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴锰氧化物、磷酸铁锂、磷酸锰锂和磷酸锰铁锂中的至少之一。

11.根据权利要求1或2所述的正极极片，其特征在于，所述正极活性材料回收料包括锂镍钴氧化物回收料、锂锰钴氧化物回收料、锂镍锰氧化物回收料、锂镍钴锰氧化物回收料、磷酸铁锂回收料、磷酸锰锂回收料和磷酸锰铁锂回收料中的至少之一。

12.一种储能装置，其特征在于，包括权利要求1-11中任一项所述正极极片。

13.一种用电系统，其特征在于，包括权利要求12所述的储能装置。

技术总结
本发明公开了一种正极极片、储能装置和用电系统。正极极片包括集流体、第一正极活性材料层和第二正极活性材料层，集流体具有相对的第一端和第二端，第一端设有极耳；第一正极活性材料层设在集流体的至少一侧，沿着第一端到第二端的方向上，第一正极活性材料层的厚度减小，第一正极活性材料层包括正极活性材料回收料和第一正极活性材料；第二正极活性材料层设在第一正极活性材料层的远离集流体的一侧且至少部分覆盖所述第一正极活性材料层的表面，第二正极活性材料层包括第二正极活性材料。

技术研发人员：谢炎崇
受保护的技术使用者：厦门海辰储能科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11