复合正极极片、其制备方法及应用与流程

本发明涉及锂离子电池，具体而言，涉及一种复合正极极片、其制备方法及应用。

背景技术：

1、锂离子电池正极活性物质在合浆完成后，需要涂覆在集流体比如铝箔表面，得到正极极片。但是直接将活性浆料涂覆在铝箔表面时，活性物质与箔材的接触电阻较高，剥离强度偏低，而且活性物质颗粒之间的内聚力也偏低。

2、在对制备好的电池进行电性能测试和循环性能测试的过程中，以及电池的实际使用过程中，均会存在活性物质与箔材基底脱离或者活性物质掉粉的现象，导致电池在使用过程中容量发挥不稳定。

3、通过在集流体表面涂覆一层涂碳层，可以提高集流体与活性物质之间的电导通，减少极片活性物质与集流体直接接触的接触电阻，但是集流体表面的涂碳层在进一步涂覆活性物质后，其与集流体的粘结力降低，同样会出现涂碳层脱落的问题。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种复合正极极片、其制备方法及应用，以解决现有技术中正极活性物质与集流体的粘结力较低、容易脱落的问题。

2、为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种复合正极极片，包括依次叠置的正极集流体、涂碳层和活性物质层，其中，涂碳层包括多巴胺改性的纳米导电碳材料，活性物质层包括硅烷偶联剂包覆的正极活性材料。本发明的复合正极极片可以提高活性物质与涂碳层之间、涂碳层与集流体之间的粘结力，从而综合提高活性物质与集流体的粘合性能，降低电池在循环过程中活性物质脱落的几率，进而减少电池在使用过程中容量发挥不稳定的问题，同时提高电池的压实密度和能量密度。

3、进一步地，涂碳层中，纳米导电碳材料包括纳米导电石墨和/或纳米导电炭黑；和/或多巴胺与纳米导电材料的重量比为(20～40):100，优选为(25～35):100。上述条件下可以更好地改善多巴胺的自聚合效果。

4、进一步地，活性物质层中，正极活性材料包括磷酸铁锂、铁锰锂和镍钴锰的一种或多种；和/或硅烷偶联剂与正极活性材料的重量比为100:(30～50)，优选为100:(35～45)。上述条件下可以进一步提高正极活性粒子的电导通。

5、进一步地，纳米导电材料与正极活性材料的重量比为100:(30～50)。上述条件下可以更好地提升正极活性物质与涂碳层的粘结强度。

6、进一步地，硅烷偶联剂包括kh550、kh560和kh570的一种或多种；和/或正极集流体包括铝箔和/或铜箔。可以进一步降低成本。

7、根据本发明的另一方面，提供了本发明上述复合正极极片的制备方法，包括以下步骤：步骤s1，将多巴胺溶解于缓冲液中，加入纳米导电碳材料进行分散，涂覆在正极集流体表面，得到涂碳层；步骤s2，将正极活性材料与硅烷偶联剂混合，涂覆在涂碳层表面，得到复合正极极片。上述制备方法简单，易于操作，制备得到的复合正极极片中正极活性物质与集流体的粘结力较高、不易脱落。同时制备过程不使用有害成分，在生产和使用的过程中，人体伤害小，环境污染小，是一种环保安全的正极极片。

8、进一步地，多巴胺与缓冲液的固液比为(20～40):1000。上述条件下溶解状态更佳。

9、进一步地，缓冲液的质量浓度为0.5～2％。上述条件下可以进一步提高多巴胺的溶解程度和溶解速度。

10、进一步地，分散为超声分散，超声分散的时间为30～50min；和/或分散之后还包括搅拌步骤，搅拌的时间为22～26h；和/或涂覆为刷涂或喷涂。上述条件下更便于实际操作。

11、根据本发明的另一方面，提供了一种电池，包括本发明上述的复合正极极片。由于使用了本发明的复合正极极片，在循环过程中活性物质脱落的几率较低，电池性能更佳。

12、应用本发明的技术方案，其一，使用多巴胺改性的纳米导电碳材料，多巴胺以纳米导电碳材料的片层结构为模板，在片层表面自聚合形成聚多巴胺，提高涂碳层与集流体基底的粘结力。其二，使用硅烷偶联剂包覆的正极活性材料，硅烷偶联剂包覆层可以为正极活性材料提供电子的快速传输通道，使电子在充放电时更易传输，倍率性能更佳。其三，多巴胺可以和硅烷偶联剂发生化学交联，从而提升正极活性材料与涂碳层之间的内聚力。本发明的复合正极极片可以提高活性物质与涂碳层之间、涂碳层与集流体之间的粘结力，从而综合提高活性物质与集流体的粘合性能，降低电池在循环过程中活性物质脱落的几率，进而减少电池在使用过程中容量发挥不稳定的问题，同时提高电池的压实密度和能量密度。

技术特征：

1.一种复合正极极片，其特征在于，包括依次叠置的正极集流体、涂碳层和活性物质层，其中，所述涂碳层包括多巴胺改性的纳米导电碳材料，所述活性物质层包括硅烷偶联剂包覆的正极活性材料。

2.根据权利要求1所述的复合正极极片，其特征在于，所述涂碳层中，

3.根据权利要求1或2所述的复合正极极片，其特征在于，所述活性物质层中，

4.根据权利要求1至3中任一项所述的复合正极极片，其特征在于，

5.根据权利要求1至4中任一项所述的复合正极极片，其特征在于，

6.权利要求1至5中任一项所述的复合正极极片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述多巴胺与所述缓冲液的固液比为(20～40):1000。

8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述缓冲液的质量浓度为0.5～2％。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述分散为超声分散，所述超声分散的时间为30～50min；和/或

10.一种电池，其特征在于，包括权利要求1至5中任一项所述的复合正极极片。

技术总结本发明提供了复合正极极片、其制备方法及应用。该复合正极极片包括依次叠置的正极集流体、涂碳层和活性物质层，其中，涂碳层包括多巴胺改性的纳米导电碳材料，活性物质层包括硅烷偶联剂包覆的正极活性材料。本发明的复合正极极片可以提高活性物质与涂碳层之间、涂碳层与集流体之间的粘结力，从而综合提高活性物质与集流体的粘合性能，降低电池在循环过程中活性物质脱落的几率，进而减少电池在使用过程中容量发挥不稳定的问题，同时提高电池的压实密度和能量密度。技术研发人员：赵雅静,王晓龙,毛静,束传东受保护的技术使用者：合肥国轩高科动力能源有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/26