一種高性能富鋰型鋰離子電池正極極片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋰離子電池領(lǐng)域，特別涉及一種高性能富鋰型鋰離子電池正極極片。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著油價(jià)稀缺性的凸顯，未來(lái)油價(jià)近一步走高的可能性非常大，同時(shí)燃油汽車排 放的尾氣對(duì)環(huán)境造成巨大的污染。全球發(fā)展替代燃油汽車迫在眉睫。其中，鋰離子動(dòng)力電 池被各界人士給予替代汽油的厚望，在這種背景下全球掀起研究鋰離子動(dòng)力電池的熱潮。
[0003] 實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車規(guī)模化生產(chǎn)的必要條件是動(dòng)力電池的能量密度、功率密度、使用性 能、壽命和成本得到很大的改善，其中正極材料又是決定動(dòng)力電池綜合性能的最關(guān)鍵因素。
[0004] 目前所商業(yè)化的鋰離子電池正極材料主要有：層狀的鈷酸鋰、三元材料；尖晶石 型錳酸鋰；橄欖石型磷酸鐵鋰。然而，實(shí)際應(yīng)用中他們都存在一個(gè)共同缺點(diǎn)是比容量低 (< 200mAh/g)，因此很難滿足電動(dòng)汽車等對(duì)電池的高能量密度的使用要求。而富鋰正極材 料具有高比容量的特點(diǎn)（> 200mAh/g)使其成為動(dòng)力電源候選的正極材料有力競(jìng)爭(zhēng)者。然 而，富鋰正極材料也存在倍率性能欠佳、循環(huán)穩(wěn)定性不足等缺點(diǎn)。
[0005] 材料的形貌、粒徑分布對(duì)材料性能影響很大。目前鋰離子電池正極極片所采用的 結(jié)構(gòu)是單一粒徑范圍的正極材料單層單面或單層雙面涂覆在正極集流體上。微米級(jí)球形正 極材料，其粒徑較大，振實(shí)密度高，所制得的極片壓實(shí)密度大，且球形顆粒堆積填充時(shí)，粒子 間接觸面小，沒(méi)有團(tuán)聚和粒子架橋現(xiàn)象，粒子間的空隙較少，粉體堆積密度高，有利于涂布 工藝的順利完成。此外，球形顆粒具優(yōu)異的流動(dòng)性、分散性和可加工性能，有利于制作電池 漿料和電極片的涂覆，提高電極片質(zhì)量。然而，微米級(jí)顆粒延長(zhǎng)了鋰離子的脫嵌距離，影響 電池的倍率性能，從而難以滿足大功率電動(dòng)工具、電動(dòng)汽車等對(duì)動(dòng)力電源的使用要求；另一 方面，納米級(jí)非球形顆粒粒徑小，有利于鋰離子的脫嵌，從而提高材料的倍率性能，但是其 堆積密度、壓實(shí)密度偏低，影響電池的體積能量密度。此外，納米級(jí)非球形顆粒比表面積大， 吸附過(guò)多的粘貼劑，反而降低黏貼效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種電極的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定 性提高的高容量、高性能富鋰型鋰離子電池正極極片。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種高性能富鋰型鋰離子電池正極極片，其中，該極片由雙 層正極材料涂層、集流體和極耳組成，正極材料涂層由微米級(jí)球形富鋰正極材料涂層和納 米級(jí)非球形富鋰正極材料涂層組成，微米級(jí)球形富鋰正極材料涂層涂覆在集流體的表面， 納米級(jí)非球形富鋰正極材料涂層涂覆在微米級(jí)球形富鋰正極材料涂層上，極耳點(diǎn)焊在集流 體的預(yù)留空白處。
[0008] 上述雙層正極材料涂層可以涂覆在集流體的單面或者雙面上。
[0009] 更進(jìn)一步的，所述的一種高性能富鋰型鋰離子電池正極極片中，所述的微米級(jí)球 形富鋰正極材料的顆粒粒徑為1-15μm，所述的納米級(jí)非球形富鋰正極材料的顆粒粒徑為 l_800nm〇
[0010] 在一個(gè)優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述的一種高性能富鋰型鋰離子電池正極極片中，所 述的集流體由鎳箔或鋁箔制成。
[0011] 在另一個(gè)優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述的一種高性能富鋰型鋰離子電池正極極片中， 所述的極耳由鎳帶或鍍鎳鋼帶制成，極耳的數(shù)目為1-6個(gè)。
[0012] 本發(fā)明具有如下的技術(shù)效果，采用高性能富鋰型鋰離子電池正極極片所生產(chǎn)的富 鋰型鋰離子電池，由于采用了微米級(jí)球形和納米級(jí)非球形富鋰正極材料所制備的雙層涂布 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，微米級(jí)球形富鋰正極材料顆粒粒徑較大，比表面積小，極片壓實(shí)密度高，球形表 面較為圓滑，流動(dòng)性好，有利于涂布工序。而納米級(jí)顆粒小，納米顆?？s短了鋰離子擴(kuò)散的 距離，可滿足大電流充放電要求。采用不同形貌和粒徑的雙層正極材料涂層，克服單一粒徑 存在的缺陷，綜合了微米級(jí)球形和納米級(jí)非球形材料的優(yōu)點(diǎn)，不僅可以發(fā)揮富鋰正極材料 高容量的特點(diǎn)，同時(shí)提高了電極的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性，可滿足電動(dòng)汽車等領(lǐng)域?qū)?dòng)力 電源的使用需求。此外，該制備工藝簡(jiǎn)單，可進(jìn)行大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，具有很好的應(yīng)用前景。
【附圖說(shuō)明】
[0013] 圖1為本發(fā)明所述的高性能富鋰型鋰離子電池單極耳單面雙層涂布的正極極片 的示意圖，圖中：1為集流體，2為微米級(jí)球形富鋰正極材料涂層，3為納米級(jí)非球形富鋰正 極材料涂層，4為極耳。
[0014]圖2為本發(fā)明所述的高性能富鋰型鋰離子電池正極極片中正極材料的掃描電鏡 圖：(A)微米級(jí)球形富鋰正極材料顆粒，（B)納米級(jí)非球形富鋰正極材料顆粒。
[0015]圖3為本發(fā)明的高性能富鋰型鋰離子電池雙面雙層涂布的正極極片的切面示意 圖；圖中，1為集流體，2為微米級(jí)球形富鋰正極材料涂層，3為納米級(jí)非球形富鋰正極材料 涂層。
【具體實(shí)施方式】
[0016]為進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，現(xiàn)配合附圖進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0017]以下為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但本發(fā)明的范圍不應(yīng)被理解為只局限于此。
[0018] 如圖1所示，本發(fā)明的高性能富鋰型鋰離子電池正極極片，由集流體1、微米級(jí)球 形富鋰正極材料涂層2、納米級(jí)非球形富鋰正極材料涂層3和極耳4組成，微米級(jí)球形富鋰 正極材料涂層2涂覆在集流體1表面，納米級(jí)非球形富鋰正極材料涂層3涂覆在微米級(jí)球 形富鋰正極材料涂層2上，極耳4點(diǎn)焊在集流體1的預(yù)留空白處。
[0019]本發(fā)明的技術(shù)方案由于采用了微米級(jí)球形和納米級(jí)非球形富鋰正極材料所制備 的雙層涂布結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，微米級(jí)球形富鋰正極材料顆粒粒徑較大，比表面積小，極片壓實(shí)密度 高，球形表面較為圓滑，流動(dòng)性好，涂覆在集流體1表面，有利于涂布工序。而納米級(jí)顆粒 小，將其涂覆在微米級(jí)球形富鋰正極材料涂層2上，納米顆?？s短了鋰離子擴(kuò)散的距離，可 滿足大電流充放電要求。其中，所述的微米級(jí)球形富鋰正極材料以及所述的納米級(jí)非球形 富鋰正極材料可以以常規(guī)富鋰正極材料為原料按照常規(guī)方法制備，微米級(jí)球形富鋰正極材 料按照共沉淀法制備，粒徑為1-15μm，優(yōu)選為6-10μm;納米級(jí)非球形富鋰正極材料按照 溶膠凝膠法或水熱法制備，粒徑為l_800nm，優(yōu)選為50-300nm。
[0020] 更進(jìn)一步的，微米級(jí)球形富鋰正極材料涂層2與納米級(jí)非球形富鋰正極材料涂 層3的厚度比為0.5-0.99 :0.01-0. 5。其中，微米級(jí)球形富鋰正極材料涂層2的厚度為 0. 1-0. 3mm;納米級(jí)非球形富鋰正極材料涂層3的厚度為0. 05-0. 2mm。
[0021] 在一個(gè)實(shí)施方式中，所述的一種高性能富鋰型鋰離子電池正極極片中，所述的集 流體由鎳箔或鋁箔制成。
[0022] 在另一個(gè)實(shí)施方式中，所述的一種高性能富鋰型鋰離子電池正極極片中，所述的 極耳由鎳帶或鍍鎳鋼帶制成，極耳的數(shù)目為1-6個(gè)。
[0023] 本發(fā)明的所述微米級(jí)球形富鋰正極材料涂層由所述微米級(jí)球形富鋰正極材料、石 墨