正极极片和电池的制作方法

本申请涉及电池，具体涉及正极极片和电池。

背景技术：

1、由于可再生能源的不可控性和不连续性，可再生能源的开发和应用在很大程度上取决于储能系统的繁荣。在各种储能技术中，可充电电池因其灵活性高、维护简单、能量密度高等优点而备受关注。锂离子电池(libs)作为电化学储能装置已经取得了实质性进展。

2、然而，锂离子电池的性能主要受正极材料的影响。目前，高镍三元正极材料因其高比容量、宽电压范围和良好的安全性能而成为近年来的研究热点。先前的研究表明，高镍材料面临的最关键挑战是界面副反应，高镍材料对水和二氧化碳非常敏感，有助于在表面形成残余锂(lioh/li2co3)，导致高镍材料浆料凝胶化。同时，表面残留的锂与电解质反应形成hf和胀气，从而导致安全问题。

3、为了解决上述问题，通常通过阳离子掺杂，使用各种离子(即na+、k+、mg2+、ti4+和ta5+等)来提高高镍材料的结构稳定性。然而，掺杂的正极仍然直接暴露于电解质，掺杂虽然可以改善其内部结构，但无法解决界面结构退化的问题。直接导致了正极在长循环过程中，与电解质的副反应不断增加，同时正极与电解质界面处的cei膜不断增厚，阻碍了锂离子传输速率，限制了其商业化的进一步发展。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了正极极片和电池。本发明不仅可以提高正极极片和高镍三元材料的结构稳定性，还可以提高正极极片的电化学性能。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种正极极片，该正极极片包括：

4、正极集流体；

5、第一正极活性物质层，第一正极活性物质层设置于正极集流体厚度方向的至少一个表面，第一正极活性物质层包括第一正极活性材料，第一正极活性材料包括高镍三元材料；

6、第二正极活性物质层，第二正极活性物质层设置于第一正极活性物质层远离正极集流体的表面，第二正极活性物质层包括第二正极活性材料，第二正极活性材料包括金属氧化物。

7、作为优选，高镍三元材料的分子式为linixcoym1-x-yo2，其中，m为mn、al、mg、zr、ti、w、b中的至少一种，0.6≤x≤1.0，0≤y≤0.2。

8、作为优选，高镍三元材料的形貌包括单晶、类单晶、多晶、混晶中的至少一种。

9、在本发明实施方式中，金属氧化物包括litao3、mgo、al2o3、sio2、tio2、zno、ceo2、zro2、v2o5、cr2o3、mo2o3、co3o4中的至少一种。

10、作为优选，第一正极活性材料的粒径dv50为1～30μm。

11、作为优选，第二正极活性材料的粒径dv50为20～1000nm。

12、作为优选，第一正极活性材料的粒径dv50大于第二正极活性材料的粒径dv50。

13、作为优选，第一正极活性物质层还包括第一导电剂和第一粘结剂。

14、作为优选，第一正极活性材料、第一导电剂与第一粘结剂的质量比为(80～98)：(1～10)：(1～10)。

15、作为优选，第二正极活性物质层还包括第二导电剂和第二粘结剂。

16、作为优选，第二正极活性材料、第二导电剂与第二粘结剂的质量比为(70～90)：(0～20)：(0～20)。

17、优选的，第一导电剂选自导电石墨、导电炭黑(例如导电炭黑super p)、导电碳纤维、碳纳米管(cnt)、石墨烯中的至少一种。

18、优选的，第二导电剂选自多壁碳纳米管(mwnt)、碳纳米管(cnt)中的至少一种。

19、优选的，第一粘结剂和第二粘结剂各自独立的选自聚偏氟乙烯(pvdf)、丁苯橡胶(sbr)、羧甲基纤维素钠(cmc)、聚丙烯酸酯类(la)、聚丙烯酸类粘结剂(paa)中的至少一种。

20、作为优选，第一正极活性物质层的厚度为90～110μm。

21、作为优选，第二正极活性物质层的厚度为1～220μm。

22、优选的，第二正极活性物质层的厚度为20～45μm。

23、作为优选，第一正极活性物质层与第二正极活性物质层的厚度比为1：(0.01～2)。

24、优选的，第一正极活性物质层与第二正极活性物质层的厚度比为1：(0.2～0.4)。

25、在本发明实施方式中，第一正极活性物质层在正极集流体厚度方向上的第一投影与第二正极活性物质层在正极集流体厚度方向上的第二投影重合，且第一投影的面积与第二投影的面积相等。

26、作为优选，第一正极活性物质层的压实密度为2.2～4.5g/cm3。

27、作为优选，正极极片的压实密度为1.5～4.5g/cm3。

28、第二方面，本发明还提供了一种电池，该电池包括上述正极极片。

29、与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

30、本发明正极极片包括含有高镍三元材料的第一正极活性物质层和含有金属氧化物的第二正极活性物质层，含有金属氧化物的第二正极活性物质层可以抑制界面副反应的发生，抑制了不可逆相变，减少了残余锂，保护内部高镍三元材料；还可以防止高镍活性材料和电解质之间的直接接触，从而减少不理想的副作用；而且第二正极活性物质层结构稳定，形成坚固的锂导电涂层。此外，金属氧化物可以显著提高离子迁移率，可大大提高锂离子的扩散速率。因此，本发明双层电极的设计不仅可以提高正极极片和高镍三元材料的结构稳定性，还可以提高正极极片的电化学性能，实现了双重改性。

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，其特征在于，所述高镍三元材料的分子式为linixcoym1-x-yo2，其中，m为mn、al、mg、zr、ti、w、b中的至少一种，0.6≤x≤1.0，0≤y≤0.2；

3.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述金属氧化物包括litao3、mgo、al2o3、sio2、tio2、zno、ceo2、zro2、v2o5、cr2o3、mo2o3、co3o4中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述第一正极活性材料的粒径dv50为1～30μm；

5.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述第一正极活性物质层还包括第一导电剂和第一粘结剂；

6.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述第一正极活性物质层的厚度为90～110μm；

7.根据权利要求6所述的正极极片，其特征在于，所述第二正极活性物质层的厚度为20～45μm；

8.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述第一正极活性物质层在正极集流体厚度方向上的第一投影与所述第二正极活性物质层在正极集流体厚度方向上的第二投影重合，且所述第一投影的面积与所述第二投影的面积相等。

9.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述第一正极活性物质层的压实密度为2.2～4.5g/cm3；

10.一种电池，其特征在于，所述电池包括权利要求1-9中任一项所述的正极极片。

技术总结本申请涉及电池技术领域，具体涉及正极极片和电池。该正极极片包括：正极集流体；第一正极活性物质层，第一正极活性物质层设置于正极集流体厚度方向的至少一个表面，第一正极活性物质层包括第一正极活性材料，第一正极活性材料包括高镍三元材料；第二正极活性物质层，第二正极活性物质层设置于第一正极活性物质层远离正极集流体的表面，第二正极活性物质层包括第二正极活性材料，第二正极活性材料包括金属氧化物。本发明双层电极的设计不仅可以提高正极极片和高镍三元材料的结构稳定性，还可以提高正极极片的电化学性能，实现了双重改性。技术研发人员：邵善德,张业琼,何佳波,江柯成,赵会文受保护的技术使用者：江苏正力新能电池技术股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/2