本發(fā)明涉及電池，具體涉及一種正極極片及其制備方法以及電芯。

背景技術(shù)：

1、橄欖石結(jié)構(gòu)的鋰過渡金屬磷酸鹽具有無毒、無污染、安全性高、成本低等優(yōu)點，被認(rèn)為是極具前景的鋰離子電池正極材料，然而鋰過渡金屬磷酸鹽材料循環(huán)容量衰減較快，嚴(yán)重阻礙了其應(yīng)用。針對這一問題，目前改善的方法之一是采用直接摻混富鋰錳基材料來彌補(bǔ)鋰過渡金屬磷酸鹽材料的活性鋰損失，從而提升鋰過渡金屬磷酸鹽體系的長循環(huán)性能。但是，由于鋰過渡金屬磷酸鹽本征導(dǎo)電子和導(dǎo)離子性較差，其充放電過程中極化程度大，直接摻混富鋰錳基材料容易導(dǎo)致富鋰錳基材料過充，使得li2mno3相變程度大且不可逆，材料結(jié)構(gòu)衰減較快，活性鋰損失較多，不利于長循環(huán)補(bǔ)鋰。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的實施例提供了一種正極極片及其制備方法以及電芯，可以改善現(xiàn)有鋰離子電池直接摻混富鋰錳基材料存在的過充、穩(wěn)定性不佳的技術(shù)問題。

2、第一方面，本發(fā)明的實施例提供了一種正極極片，包括集流體和依次設(shè)置于所述集流體上的第一膜層和第二膜層，所述第一膜層的材料包括富鋰錳基材料，所述第二膜層的材料包括鋰過渡金屬磷酸鹽。

3、在一實施例中，所述第一膜層的材料還包括錳酸鋰；和/或

4、所述第一膜層的材料還包括所述鋰過渡金屬磷酸鹽，所述第一膜層中的所述鋰過渡金屬磷酸鹽與所述富鋰錳基材料的質(zhì)量比為a:c，其中0％＜a≤40％，20％＜c＜99％。

5、在一實施例中，所述鋰過渡金屬磷酸鹽的化學(xué)式為limn(1-x-y)fexmypo4，其中，m為金屬元素中的一種或多種，0.8≥1-x-y≥0.2，0.8≥x≥0.2，y≤0.1；和/或

6、所述富鋰錳基材料的化學(xué)式為lidniacobmnca(1-a-b-c)o2，其中，a為金屬元素中的一種或多種，1.5＞d＞0，1≥a≥0，0.3≥b≥0，1≥c≥0，0.1≥1-a-b-c；和/或

7、所述錳酸鋰的化學(xué)式為limn(2-y)dyo4，其中，d為金屬元素中的一種或多種，y≤0.1。

8、在一實施例中，所述鋰過渡金屬磷酸鹽為顆粒狀，所述鋰過渡金屬磷酸鹽的馬丁直徑的最小直徑與最大直徑之比為(0.1～0.6)：1；和/或

9、所述鋰過渡金屬磷酸鹽為顆粒狀，所述鋰過渡金屬磷酸鹽的粒徑d50為0.5μm～2μm；和/或

10、所述富鋰錳基材料為顆粒狀，所述富鋰錳基材料的馬丁直徑的最小直徑與最大直徑之比為0.2～0.8；和/或

11、所述富鋰錳基材料的一次顆粒d50為100nm～800nm，二次顆粒d50為4μm～9μm。

12、在一實施例中，所述第二膜層的材料還包括補(bǔ)鋰劑。

13、在一實施例中，所述第一膜層的材料還包括錳酸鋰、所述鋰過渡金屬磷酸鹽、第一導(dǎo)電劑和第一粘結(jié)劑，所述第一膜層中的所述鋰過渡金屬磷酸鹽、所述錳酸鋰、所述富鋰錳基材料、所述第一導(dǎo)電劑和所述第一粘結(jié)劑的質(zhì)量百分含量之比為a:b:c:d:(1-a-b-c-d)，其中0％＜a≤40％，0％≤b≤40％，20％＜c＜99％，0％＜d≤7％，0％＜1-a-b-c-d≤7％；和/或

14、所述第二膜層的材料還包括第二導(dǎo)電劑和第二粘結(jié)劑，所述第二膜層中的所述鋰過渡金屬磷酸鹽材料、所述補(bǔ)鋰劑、所述第二導(dǎo)電劑和所述第二粘結(jié)劑的質(zhì)量百分含量之比為x:y:z:(1-x-y-z)，其中90％≤x≤98％，0％＜y≤1％，0％＜z≤3％，0％＜1-x-y-z≤4％。

15、在一實施例中，所述第二膜層與所述第一膜層的質(zhì)量比為(3～18):2；和/或

16、所述第一膜層的厚度和所述第二膜層的厚度之和與所述集流體的厚度之比為(10～80)：1；和/或

17、所述第一膜層的面密度為20g/m2～120g/m2，所述第二膜層的面密度為90g/m2～250g/m2。

18、第二方面，本發(fā)明的實施例提供了一種正極極片的制備方法，包括以下步驟：

19、提供集流體和第一膜層漿料，將所述第一膜層漿料設(shè)置于所述集流體的至少一側(cè)，得到設(shè)置于所述集流體上的第一膜層，所述第一膜層漿料包括富鋰錳基材料；

20、提供第二膜層漿料，將所述第二膜層漿料設(shè)置于所述第一膜層背離所述集流體一側(cè)，得到正極極片，所述第二膜層漿料包括鋰過渡金屬磷酸鹽。

21、在一實施例中，所述第一膜層漿料的制備方法，包括以下步驟：

22、提供富鋰錳基材料、錳酸鋰、鋰過渡金屬磷酸鹽、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和溶劑，混合，得到第一膜層漿料；和/或

23、所述第二膜層漿料的制備方法，包括以下步驟：

24、提供鋰過渡金屬磷酸鹽、補(bǔ)鋰劑、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和溶劑，混合，得到第二膜層漿料。

25、第三方面，本發(fā)明的實施例提供了一種電芯，包括上述的正極極片，或上述的正極極片的制備方法制得的正極極片。

26、在本發(fā)明的實施例中，通過分層設(shè)置可使得鋰過渡金屬磷酸鹽和富鋰錳基材料分層排列，從而減小了直接摻混時二者的膨脹收縮差異引起的晶格裂紋的產(chǎn)生，維持了導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性；通過將鋰過渡金屬磷酸鹽置于第二膜層，富鋰錳基材料置于底層，能有效緩解富鋰錳基材料過充，維持富鋰錳基材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，保證li2mno3相緩慢釋鋰，從而穩(wěn)定持久地為鋰過渡金屬磷酸鹽補(bǔ)鋰。

技術(shù)特征：

1.一種正極極片，其特征在于，包括集流體和依次設(shè)置于所述集流體上的第一膜層和第二膜層，所述第一膜層的材料包括富鋰錳基材料，所述第二膜層的材料包括鋰過渡金屬磷酸鹽。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極極片，其特征在于，所述第一膜層的材料還包括錳酸鋰；和/或

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的正極極片，其特征在于，所述鋰過渡金屬磷酸鹽的化學(xué)式為limn(1-x-y)fexmypo4，其中，m為金屬元素中的一種或多種，0.8≥1-x-y≥0.2，0.8≥x≥0.2，y≤0.1；和/或

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極極片，其特征在于，所述鋰過渡金屬磷酸鹽為顆粒狀，所述鋰過渡金屬磷酸鹽的馬丁直徑的最小直徑與最大直徑之比為(0.1～0.6)：1；和/或

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極極片，其特征在于，所述第二膜層的材料還包括補(bǔ)鋰劑。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的正極極片，其特征在于，所述第一膜層的材料還包括錳酸鋰、所述鋰過渡金屬磷酸鹽、第一導(dǎo)電劑和第一粘結(jié)劑，所述第一膜層中的所述鋰過渡金屬磷酸鹽、所述錳酸鋰、所述富鋰錳基材料、所述第一導(dǎo)電劑和所述第一粘結(jié)劑的質(zhì)量百分含量之比為a:b:c:d:(1-a-b-c-d)，其中0％＜a≤40％，0％≤b≤40％，20％＜c＜99％，0％＜d≤7％，0％＜1-a-b-c-d≤7％；和/或

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極極片，其特征在于，

8.一種正極極片的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的正極極片的制備方法，其特征在于，所述第一膜層漿料的制備方法，包括以下步驟：

10.一種電芯，其特征在于，包括如權(quán)利要求1-7任一項所述的正極極片，或如權(quán)利要求8或9所述的正極極片的制備方法制得的正極極片。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種正極極片及其制備方法以及電芯，該正極極片包括集流體和依次設(shè)置于所述集流體上的第一膜層和第二膜層，所述第一膜層的材料包括富鋰錳基材料，所述第二膜層的材料包括鋰過渡金屬磷酸鹽。本發(fā)明通過分層設(shè)置可使得鋰過渡金屬磷酸鹽顆粒和富鋰錳基材料顆粒定向排列，從而減小了直接摻混時顆粒的膨脹收縮差異引起的晶格裂紋的產(chǎn)生，維持了導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性；通過將鋰過渡金屬磷酸鹽置于第二膜層，富鋰錳基材料置于底層，能有效緩解富鋰錳基材料過充，維持材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，保證Li<subgt;2</subgt;MnO<subgt;3</subgt;相緩慢釋鋰，從而穩(wěn)定持久地為磷酸鹽補(bǔ)鋰。

技術(shù)研發(fā)人員：徐鑫鑫,胡騏,劉子文,劉金成
受保護(hù)的技術(shù)使用者：惠州億緯動力電池有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6