【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本申請(qǐng)涉及電池，具體而言，涉及一種正極極片、電池單體、電池及用電裝置。
技術(shù)介紹
1、三元材料等能量密度較高的正極活性材料具有成本低、壽命長(zhǎng)，但安全性能、生產(chǎn)工藝的可控性不足等特點(diǎn)，而磷酸錳鋰等能量密度較低的正極活性材料具有安全性能高的特點(diǎn)，將能量密度較高的正極活性材料和能量密度較低的正極活性材料搭配使用，有利于不同正極活性材料發(fā)揮優(yōu)勢(shì)屬性。
2、但是，由于兩種正極活性材料的電化學(xué)性能存在差異，如果直接將兩種正極活性材料物理混合制得正極活性材料層，會(huì)導(dǎo)致電池單體或電池在循環(huán)前期發(fā)生快速衰減。將兩種正極活性材料分開(kāi)涂布制成兩層獨(dú)立的正極活性材料層需要考慮不同正極活性材料層之間的粘結(jié)效果。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、鑒于上述問(wèn)題，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N正極極片、電池單體、電池及用電裝置，其能夠改善或避免正極活性材料的脫落，并提高能量密度。
2、第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N正極極片，其包括：正極集流體，以及依次設(shè)置于集流體表面的第一正極活性材料層和第二正極活性材料層，第一正極活性材料層包括第一正極活性材料和粘結(jié)劑，第二正極活性材料層包括第二正極活性材料。第一正極活性材料的晶格體積收縮率＞第二正極活性材料的晶格體積收縮率，且第一正極活性材料層中粘結(jié)劑的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.8wt％～1.5wt％。
3、本申請(qǐng)實(shí)施例的技術(shù)方案中，本申請(qǐng)的正極極片將晶格體積收縮率較大的第一正極活性材料形成的第一正極活性材料層設(shè)置于正極集流體和第二正極活性材料層之間，能夠減小第一正極活性材料在電池單
4、在一些實(shí)施例中，第一正極活性材料層包括95.5wt％～97wt％第一正極活性材料和2.5wt％～3wt％導(dǎo)電劑。當(dāng)?shù)谝徽龢O活性材料層包括95.5wt％～97wt％第一正極活性材料和2.5wt％～3wt％導(dǎo)電劑時(shí)，制得的電池或電池單體具有較高的能量密度和容量。
5、在一些實(shí)施例中，正極極片滿足以下條件：其中，w1＝第一正極活性材料的質(zhì)量/(第一正極活性材料的質(zhì)量+第二正極活性材料的質(zhì)量)，w2＝第二正極活性材料的質(zhì)量/(第一正極活性材料的質(zhì)量+第二正極活性材料的質(zhì)量)，p1為第一正極活性材料在3t下的顆粒壓實(shí)密度，p2為第二正極活性材料在3t下的顆粒壓實(shí)密度。當(dāng)正極極片滿足以下條件：時(shí)，壓實(shí)密度存在差異的兩種材料的用量能夠限定在一定范圍內(nèi)，既需要選擇壓實(shí)密度較大的第一正極活性材料和第二正極活性材料，以提高正極極片整體的壓實(shí)水平，還要使得第一正極活性材料和第二正極活性材料的含量保持一定水平，以改善電池單體或電池的電性能的發(fā)揮，從而有效改善電池單體或電池的能量密度。
6、在一些實(shí)施例中，0.5≤w1≤0.95，0.05≤w2≤0.5。當(dāng)0.5≤w1≤0.95，0.05≤w2≤0.5時(shí)，能夠改善電池單體或電池的電性能的發(fā)揮。
7、在一些實(shí)施例中，3g/cc≤p1≤4g/cc，2g/cc≤p2≤2.5g/cc。當(dāng)3g/cc≤p1≤4g/cc，2g/cc≤p2≤2.5g/cc時(shí)，能夠提高正極極片整體的壓實(shí)水平。
8、在一些實(shí)施例中，第一正極活性材料的dv50＞第二正極活性材料的dv50。將粒徑尺寸更大的第一正極活性材料形成的第一正極活性材料層結(jié)合于正極集流體，將粒徑尺寸更小的第二正極活性材料形成的第二正極活性材料層結(jié)合于第一正極活性材料層，第二正極活性材料層能夠加強(qiáng)第一正極活性材料層的黏附效果，避免或改善了第一正極活性材料的脫落，減小了電池單體或電池的跳水風(fēng)險(xiǎn)。
9、在一些實(shí)施例中，第一正極活性材料含有mn元素和ni元素，且正極極片滿足以下條件：其中，w(mn)為第一正極活性材料中mn元素的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，w(ni)為第一正極活性材料中ni元素的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，h1為第一正極活性材料層的厚度，h2為第二正極活性材料層的厚度。由于部分磷酸錳鋰等能量密度較低的正極活性材料由于合成工藝問(wèn)題，本身含水量偏大，且難以徹底除去，當(dāng)?shù)诙龢O活性材料層的厚度越大，且第一正極活性材料層中ni含量越高，即越容易發(fā)生以下副反應(yīng)：磷酸錳鋰等能量密度較低的正極活性材料中未除去的水分與電解液發(fā)生副反應(yīng)生成氟化氫，氟化氫會(huì)腐蝕能量密度較高的三元材料，造成過(guò)渡金屬溶出，影響到電池單體或電池的使用壽命和循環(huán)穩(wěn)定性。當(dāng)正極極片滿足時(shí)，能夠控制正極極片的成本，以及電池單體或電池的安全性和循環(huán)穩(wěn)定性。
10、在一些實(shí)施例中，第一正極活性材料含有ni元素和co元素，2wt％≤w(co)≤15wt％，20wt％≤w(ni)≤55wt％。其中，w(co)為第一正極活性材料中co元素的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，w(ni)為第一正極活性材料中ni元素的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。當(dāng)2wt％≤w(co)≤15wt％，20wt％≤w(ni)≤55wt％時(shí)，能夠使得第一正極活性材料能夠兼顧較好的能量密度和倍率循環(huán)性能。
11、在一些實(shí)施例中，正極極片滿足以下條件：不同ni含量的正極活性材料的性能差異較大，在同種ni含量的正極活性材料中，當(dāng)正極極片滿足以下條件：時(shí)，既可以降低成本，改善低溫性能，還能提高正極活性材料的導(dǎo)電性能和倍率性能。
12、在一些實(shí)施例中，第一正極活性材料的化學(xué)式為lianibcocm1dm2eofrg。其中，0.75≤a≤1.2，0.2＜b＜0.8，0<c<0.4，0<d<1，0≤e≤0.2，1≤f≤2.5，0≤g≤1，f+g≤3；m1選自mn和/或al，m2選擇zr、zn、cu、cr、mg、fe、v、ti、sr、sb、y、w、nb中的任意一種或多種，r選自n、f、s和cl中的任意一種或多種。第一正極活性材料選用三元材料，且ni含量較低，采用中低鎳的三元材料可以在能量滿足需求的情況下提高安全性能。
13、在一些實(shí)施例中，第一正極活性材料為單晶形態(tài)。在高電壓的工作環(huán)境下，高鎳多晶在充放電過(guò)程中容易發(fā)生相變，引起各向異性的晶格變化，導(dǎo)致極化增加，循環(huán)穩(wěn)定性下降，容量衰減，同時(shí)材料會(huì)出現(xiàn)晶界開(kāi)裂，二次顆粒產(chǎn)生微裂紋或破碎，農(nóng)民畫(huà)與電解液產(chǎn)生副反應(yīng)。采用單晶形態(tài)的第一正極活性材料可以減緩鋰離子脫嵌對(duì)顆粒破碎開(kāi)裂的影響，更好的發(fā)揮高電壓下的循環(huán)穩(wěn)定性與倍率性能。同時(shí)，中低鎳單晶的第一正極活性材料降低了顆粒開(kāi)裂而與電解液發(fā)生副反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)，有效改善了電池單體或電池的產(chǎn)氣風(fēng)險(xiǎn)。
14、在一些實(shí)施例中，第二正極活性材料的化學(xué)式為li1+xmn1-yayp1-zezo4。其中，-0.1≤x本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種正極極片，其特征在于，所述正極極片包括：正極集流體，以及依次設(shè)置于所述集流體表面的第一正極活性材料層和第二正極活性材料層，所述第一正極活性材料層包括第一正極活性材料和粘結(jié)劑，所述第二正極活性材料層包括第二正極活性材料；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極極片，其特征在于，所述第一正極活性材料層包括95.5wt％～97wt％第一正極活性材料和2.5wt％～3wt％導(dǎo)電劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極極片，其特征在于，所述正極極片滿足以下條件：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的正極極片，其特征在于，0.5≤w1≤0.95，0.05≤w2≤0.5。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的正極極片，其特征在于，3g/cc≤P1≤4g/cc，2g/cc≤P2≤2.5g/cc。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的正極極片，其特征在于，所述第一正極活性材料的Dv50＞所述第二正極活性材料的Dv50。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極極片，其特征在于，所述第一正極活性材料含有Mn元素和Ni元素，且所述正極極片滿足以下條件：
8.根據(jù)權(quán)利要求1所
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的正極極片，其特征在于，所述正極極片滿足以下條件：
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極極片，其特征在于，所述第一正極活性材料的化學(xué)式為L(zhǎng)iaNibCocM1dM2eOfRg；
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的正極極片，其特征在于，所述第一正極活性材料為單晶形態(tài)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極極片，其特征在于，所述第二正極活性材料的化學(xué)式為L(zhǎng)i1+xMn1-yAyP1-zEzO4；
13.一種電池單體，其特征在于，所述電池單體包括如權(quán)利要求1～12任一項(xiàng)所述的正極極片。
14.一種電池，其特征在于，所述電池包括如權(quán)利要求13所述的電池單體。
15.一種用電裝置，其特征在于，所述用電裝置包括如權(quán)利要求13所述的電池單體或權(quán)利要求14所述的電池，所述電池單體或所述電池用于提供電能。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種正極極片，其特征在于，所述正極極片包括：正極集流體，以及依次設(shè)置于所述集流體表面的第一正極活性材料層和第二正極活性材料層，所述第一正極活性材料層包括第一正極活性材料和粘結(jié)劑，所述第二正極活性材料層包括第二正極活性材料；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極極片，其特征在于，所述第一正極活性材料層包括95.5wt％～97wt％第一正極活性材料和2.5wt％～3wt％導(dǎo)電劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極極片，其特征在于，所述正極極片滿足以下條件：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的正極極片，其特征在于，0.5≤w1≤0.95，0.05≤w2≤0.5。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的正極極片，其特征在于，3g/cc≤p1≤4g/cc，2g/cc≤p2≤2.5g/cc。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的正極極片，其特征在于，所述第一正極活性材料的dv50＞所述第二正極活性材料的dv50。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極極片，其特征在于，所述第一正極活性材料含有mn元素和ni元素，且所述正極極片滿足以下條件：...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：吳凱，裴人杰，尚義博，潘堅(jiān)福，秦一鳴，徐曉富，何建福，葉永煌，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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