一种正极极片和电化学装置的制作方法

    专利2026-09-01  21


    本申请涉及电池,具体涉及一种正极极片和电化学装置。


    背景技术:

    1、当前,提高正极材料高镍化是提高电池能量密度的重要方向之一,然而镍含量的提高会导致正极材料在高温高压发生相变导致大量释放氧气,氧气会与电解液及负极反应大量产热,导致隔膜收缩破损,短路引起热失控。因此抑制正极材料释氧产热,可以有效延缓电芯发生热失控从而提高电芯安全性能。

    2、cn 201810712193公开了一种内部氧气自吸收安全锂电池,在正极片活性层中添加氧气吸收添加剂(包括硅铝酸盐、活性炭、炭黑或分子筛中的一种),达到缓解正极释氧的目的。但是该类材料导电性一般,在活性层中会影响电子传导,增加电芯内阻,影响电芯性能,且在隔膜失效后,无法有效抑制内部短路产热导致的热失控。

    3、cn 202111058960公开了一种缓解释氧的包覆型正极材料,在正极材料表面包覆一层金属单质,从而与材料释放的氧气发生氧化反应达到吸收氧气的效果,但是,金属单质在循环过程中由于材料形变与破裂脱离正极材料,形成金属异物,易引起自放电增大及内部短路,增加安全隐患。


    技术实现思路

    1、有鉴于此,本发明提供了一种正极极片和电化学装置。该正极极片在正极活性物质层表面设置有吸氧层,该吸氧层能有效吸收正极活性材料在高温高压下释出的氧气,避免其与电解液及负极发生副反应而大量产热,此外该吸氧层可在隔膜失效后有效隔离正负极,抑制内部短路造成的产热,从而有效延缓电芯热失控,提高安全性能。

    2、为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:

    3、第一方面,本发明提供了一种正极极片,该正极极片包括:

    4、正极集流体;

    5、正极活性物质层,正极活性物质层设置于正极集流体的至少一侧表面上;

    6、吸氧层,吸氧层设置于正极活性物质层背离正极集流体一侧的表面上,吸氧层包括多孔吸附剂、脱氧剂、无机陶瓷和第一粘结剂。

    7、在本发明实施方式中,多孔吸附剂包括活性炭、炭黑或科琴黑中的至少一种。

    8、在本发明实施方式中,脱氧剂包括邻苯二酚、连苯三酚、对甲氧基苯酚、甲酚、叔丁基邻苯二酚、对苯二胺、聚乙烯亚胺、乙酰多巴胺、乙二胺或二苯胺中的至少一种。

    9、在本发明实施方式中,无机陶瓷包括氧化铝、铌酸锂、勃姆石、氧化钛、氧化锆、钛酸钡、偏铝酸锂、钛酸镧锂、磷酸钛铝锂或锆酸镧锂中的至少一种。

    10、作为优选,无机陶瓷的粒径d50为1~3μm;

    11、在本发明实施方式中,第一粘结剂包括聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、海藻酸钠或聚丙烯酸中的至少一种。

    12、作为优选,吸氧层中各组分的质量百分含量为:多孔吸附剂5%~10%,脱氧剂5%~10%,无机陶瓷75%~85%,第一粘结剂1%~5%。

    13、作为优选,吸氧层的厚度为4~8μm。

    14、在本发明实施方式中,吸氧层在正极集流体上的投影面积记为a,正极活性物质层在正极集流体上的投影面积记为b,a、b满足如下关系式:

    15、0.6≤a/b≤1。

    16、在本发明另一实施方式中,0.6≤a/b<1时,正极活性物质层表面包括第一区域和第二区域,第一区域设置有吸氧层,第二区域空置;

    17、优选的,第一区域的数量≥1,第二区域的数量≥1。

    18、作为优选,第一区域的面积≥1mm2。

    19、优选的,第一区域的面积为1~100mm2。

    20、在本发明实施方式中,正极活性物质层包括正极活性材料、导电剂和第二粘结剂。

    21、在本发明实施方式中,正极活性材料的化学通式为linixcoym1-x-yo2,其中,0.7≤x<1,0<y≤0.2,m选自mn、al、ti、mg、ce、nb、w、sb、mo、ba、sr、y中的至少一种。

    22、作为优选,正极活性物质层中各组分的质量百分含量为:正极活性材料94%~98%,导电剂1%~3%,第二粘结剂0.8%~2.5%。

    23、第二方面,本发明提供了一种电化学装置,该电化学装置包括上述正极极片。

    24、与现有技术相比,本发明具有的有益效果为:

    25、本发明正极极片在正极活性物质层表面设置有吸氧层,该吸氧层能有效吸收正极活性材料在高温高压下释出的氧气,避免其与电解液及负极发生副反应而大量产热。

    26、本发明吸氧层中包括无机陶瓷,吸氧层可在隔膜失效后有效隔离正负极,抑制内部短路造成的产热,从而有效延缓电芯热失控,提高安全性能。

    27、本发明通过优化吸氧层中无机陶瓷比例、粒径以及吸氧层厚度,保证吸氧层具有丰富的孔隙,可容纳足量电解液,保证了锂离子的高效传输,电池的循环性能较好。



    技术特征:

    1.一种正极极片,其特征在于,所述正极极片包括:

    2.根据权利要求1所述的正极极片,其特征在于,所述多孔吸附剂包括活性炭、炭黑或科琴黑中的至少一种。

    3.根据权利要求1所述的正极极片,其特征在于,所述脱氧剂包括邻苯二酚、连苯三酚、对甲氧基苯酚、甲酚、叔丁基邻苯二酚、对苯二胺、聚乙烯亚胺、乙酰多巴胺、乙二胺或二苯胺中的至少一种;

    4.根据权利要求1所述的正极极片,其特征在于,所述吸氧层中各组分的质量百分含量为:多孔吸附剂5%~10%,脱氧剂5%~10%,无机陶瓷75%~85%,第一粘结剂1%~5%。

    5.根据权利要求1所述的正极极片,其特征在于,所述吸氧层的厚度为4~8μm。

    6.根据权利要求1所述的正极极片,其特征在于,所述吸氧层在正极集流体上的投影面积记为a,所述正极活性物质层在正极集流体上的投影面积记为b,a、b满足如下关系式:

    7.根据权利要求6所述的正极极片,其特征在于,0.6≤a/b<1时,所述正极活性物质层表面包括第一区域和第二区域,所述第一区域设置有吸氧层,所述第二区域空置;

    8.根据权利要求7所述的正极极片,其特征在于,所述第一区域的面积≥1mm2;

    9.根据权利要求1-8中任一项所述的正极极片,其特征在于,所述正极活性物质层包括正极活性材料、导电剂和第二粘结剂;

    10.一种电化学装置,其特征在于,所述电化学装置包括权利要求1-9中任一项所述的正极极片。


    技术总结
    本申请涉及电池技术领域,具体涉及一种正极极片和电化学装置。该正极极片包括:正极集流体;正极活性物质层,正极活性物质层设置于正极集流体的至少一侧表面上;吸氧层,吸氧层设置于正极活性物质层背离正极集流体一侧的表面上,吸氧层包括多孔吸附剂、脱氧剂、无机陶瓷和第一粘结剂。本发明正极极片在正极活性物质层表面设置有吸氧层,该吸氧层能有效吸收正极活性材料在高温高压下释出的氧气,避免其与电解液及负极发生副反应而大量产热;吸氧层可在隔膜失效后有效隔离正负极,抑制内部短路造成的产热,从而有效延缓电芯热失控,提高安全性能。

    技术研发人员:于天恒,包文涛,邓燕
    受保护的技术使用者:江苏正力新能电池技术有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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