正极片及其制备方法、电池和用电系统与流程

本申请属于电池，具体涉及一种正极片及其制备方法、电池和用电系统。

背景技术：

1、锂离子电池作为一种绿色电源，因其能量密度高、循环寿命长、自放电率低、环境友好等优点，被广泛地应用于储能基站等。锂离子电池主要由正极片、隔膜、负极片、电解液等组成。其中锂离子电池正极片是锂离子电池的重要组成部分，锂离子电池正极浆料的制备直接影响着锂离子电池的综合性能，而正极片中导电添加剂与正极活性物质的分散状态以及接触均匀性很大程度上影响了锂离子电池的性能，例如会影响电池的倍率性能、循环性能等。

技术实现思路

1、本申请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，本申请的目的在于提出一种正极片及其制备方法、电池和用电系统。本申请通过在正极片中添加人造石墨和导电炭黑，两者相互协同具有良好的互补效应，能够最大限度地提升正极活性材料颗粒间的电子传导。同时，改善了正极片的延展率。另外，人造石墨的k值满足0.6≤k＜1，因此，人造石墨在单位长度内，接触的正极活性材料颗粒数量较多，电荷传导位点较多，从而有效改善了活性颗粒间的电子传导，对其导电能力的提升较为显著，从而显著降低了正极片的接触电阻。

2、在本申请的一个方面，本申请提出了一种正极片。根据本申请的实施例，所述正极片包括：

3、正极集流体；

4、正极活性物质层，所述正极活性物质层设置在所述正极集流体的至少部分表面，所述正极活性物质层包括正极导电剂，所述正极导电剂包括人造石墨和导电炭黑；

5、所述人造石墨沿长度方向的两端点之间的距离为a，所述人造石墨的实际长度为b，k＝a/b，满足0.6≤k＜1。

6、根据本申请实施例的正极片，人造石墨和导电炭黑均匀分布在正极活性材料颗粒间，其中，片状结构的人造石墨与正极活性材料颗粒之间构建点-面接触，能够实现电极上的长程导电；导电炭黑为颗粒状，附着在正极活性材料颗粒表面，能够实现短程导电，两者相互协同具有良好的互补效应，兼顾长程导电和短程导电，能够最大限度地提升正极活性材料颗粒间的电子传导，保证电子的快速传输。并改善了活性物质与导电剂之间的分散性。同时，改善了正极片的延展率。另外，人造石墨的k值满足0.6≤k＜1，因此，人造石墨在单位长度内，接触的正极活性材料颗粒数量较多，电荷传导位点较多，从而有效改善了活性颗粒间的电子传导，对其导电能力的提升较为显著，提高了电极电子传导性，从而显著降低了正极片的接触电阻，即dcr降低，从而降低了电池的极化，使正极片具有较为优异的电性能。

7、另外，根据本申请上述实施例的正极片还可以具有如下附加的技术特征：

8、在本申请的一些实施例中，满足0.7≤k≤0.98。

9、在本申请的一些实施例中，基于所述正极活性物质层的总质量为100％，所述人造石墨和所述导电炭黑的质量之和的占比为1.5％～2.5％；所述人造石墨和所述导电炭黑的质量比为(1/4～2):1。

10、在本申请的一些实施例中，所述人造石墨为片状，单片所述人造石墨的厚度为50nm～200nm，单片所述人造石墨的长度为1μm～60μm。

11、在本申请的一些实施例中，所述导电炭黑的平均粒径为15nm～65nm。

12、在本申请的一些实施例中，在cp截面图中，所述人造石墨的实际长度与其直接接触的正极活性物质颗粒的数量满足：与所述人造石墨直接接触的所述正极活性物质颗粒的数量与所述人造石墨的实际长度的比值m范围是4.5～7.5，所述人造石墨的实际长度的单位是μm，所述正极活性物质颗粒的数量为个数。

13、在本申请的一些实施例中，所述正极活性物质层还包括正极活性物质和正极粘结剂；所述正极活性物质、所述正极粘结剂和所述正极导电剂的质量比为(95.64～97.12)：(1.38～1.86)：(1.5～2.5)。

14、在本申请的一些实施例中，所述正极活性物质的粒径dv50为0.8μm～1.2μm。

15、在本申请的第二个方面，本申请提出了一种制备以上实施例所述的正极片的方法。根据本申请的实施例，上述方法包括：

16、(1)采用剪切搅拌分散装置对人造石墨、导电炭黑和第一溶剂进行搅拌分散，得到初始浆料；

17、(2)将正极活性物质、正极粘结剂和第二溶剂加入所述剪切搅拌分散装置中，搅拌分散，得到正极浆料；

18、(3)将所述正极浆料涂覆在正极集流体的至少部分表面上，干燥，得到正极片。

19、根据本申请实施例的制备上述正极片的方法，该方法通过提供相反方向的剪切力、表面活性剂的使用、降低搅拌转速和分散转速以及对表面活性剂、人造石墨和导电炭黑进行预混等方式，能够进一步降低人造石墨在浆料中的弯曲杂糅程度(即进一步增大了人造石墨的k值)，进一步有利于导电剂与活性物质重新形成一种有效链密度更高的导电网络，使人造石墨在单位长度内，接触的正极活性材料颗粒数量较多，电荷传导位点较多，从而有效改善了活性颗粒间的电子传导，对其导电能力的提升较为显著，提高了电极电子传导性，从而显著降低了正极片的接触电阻，即dcr降低，从而降低了电池的极化，使正极片具有较为优异的电性能。

20、另外，根据本申请上述实施例的方法还可以具有如下附加的技术特征：

21、在本申请的一些实施例中，在步骤(1)中，采用剪切搅拌分散装置对表面活性剂、人造石墨、导电炭黑和第一溶剂进行搅拌分散，得到初始浆料。

22、在本申请的一些实施例中，所述表面活性剂包括十二烷基苯磺酸钠、木质素磺酸钠和十六烷基三甲基溴化铵中的至少一种；和/或，所述表面活性剂的质量为所述初始浆料的0.5％～4％。

23、在本申请的一些实施例中，在步骤(1)中，搅拌转速为20r/min～30r/min，分散转速为100r/min～300r/min，搅拌时间为5min～15min；和/或，在步骤(2)中，搅拌转速为20r/min～30r/min，分散转速为200r/min～1000r/min，分散时间为2h～4h。

24、在本申请的第三个方面，本申请提出了一种电池。根据本申请的实施例，电池具有以上实施例的正极片。由此，能够有效降低电池的充放电内阻，提高电池效率，增强电池的储能和释能能力。

25、在本申请的第四方面提出了一种用电系统。根据本申请的实施例，用电系统包括：用电设备，以及储能装置，所述储能装置为所述用电设备进行供电，所述储能装置包括以上实施例所述的电池。由此，所述用电系统具有所述电池的所有优点，在此不再赘述。

26、本申请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，或通过本申请的实践了解到。

技术特征：

1.一种正极片，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，满足0.7≤k≤0.98。

3.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，基于所述正极活性物质层的总质量为100％，所述人造石墨和所述导电炭黑的质量之和的占比为1.5％～2.5％；

4.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，所述人造石墨为片状，单片所述人造石墨的厚度为50nm～200nm，单片所述人造石墨的长度为1μm～60μm。

5.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，所述导电炭黑的平均粒径为15nm～65nm。

6.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，在cp截面图中，所述人造石墨的实际长度与其直接接触的正极活性物质颗粒的数量满足：与所述人造石墨直接接触的所述正极活性物质颗粒的数量与所述人造石墨的实际长度的比值m范围是4.5～7.5，所述人造石墨的实际长度的单位是μm，所述正极活性物质颗粒的数量为个数。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的正极片，其特征在于，所述正极活性物质层还包括正极活性物质和正极粘结剂；所述正极活性物质、所述正极粘结剂和所述正极导电剂的质量为(95.64～97.12)：(1.38～1.86)：(1.5～2.5)。

8.根据权利要求7所述的正极片，其特征在于，所述正极活性物质的粒径dv50为0.8μm～1.2μm。

9.一种制备权利要求1～8中任一项所述正极片的方法，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，采用剪切搅拌分散装置对表面活性剂、人造石墨、导电炭黑和第一溶剂进行搅拌分散，得到初始浆料。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述表面活性剂包括十二烷基苯磺酸钠、木质素磺酸钠和十六烷基三甲基溴化铵中的至少一种；

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，搅拌转速为20r/min～30r/min，分散转速为100r/min～300r/min，搅拌时间为5min～15min；

13.一种电池，其特征在于，具有权利要求1～8中任一项所述的正极片或权利要求9～12中任一项所述方法制备的正极片。

14.一种用电系统，其特征在于，包括：

技术总结本申请公开了正极片及其制备方法、电池和用电系统，正极片包括：正极集流体；正极活性物质层，所述正极活性物质层设置在所述正极集流体的至少部分表面，所述正极活性物质层包括正极导电剂，所述正极导电剂包括人造石墨和导电炭黑；所述人造石墨沿长度方向的两端点之间的距离为a，所述人造石墨的实际长度为b，K＝a/b，满足0.6≤K＜1。技术研发人员：廖新淦,卢光波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：2024/9/12