本發(fā)明涉及鋰離子電池，具體而言，涉及一種復(fù)合正極極片、其制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、鋰離子電池正極活性物質(zhì)在合漿完成后，需要涂覆在集流體比如鋁箔表面，得到正極極片。但是直接將活性漿料涂覆在鋁箔表面時(shí)，活性物質(zhì)與箔材的接觸電阻較高，剝離強(qiáng)度偏低，而且活性物質(zhì)顆粒之間的內(nèi)聚力也偏低。

2、在對(duì)制備好的電池進(jìn)行電性能測(cè)試和循環(huán)性能測(cè)試的過程中，以及電池的實(shí)際使用過程中，均會(huì)存在活性物質(zhì)與箔材基底脫離或者活性物質(zhì)掉粉的現(xiàn)象，導(dǎo)致電池在使用過程中容量發(fā)揮不穩(wěn)定。

3、通過在集流體表面涂覆一層涂碳層，可以提高集流體與活性物質(zhì)之間的電導(dǎo)通，減少極片活性物質(zhì)與集流體直接接觸的接觸電阻，但是集流體表面的涂碳層在進(jìn)一步涂覆活性物質(zhì)后，其與集流體的粘結(jié)力降低，同樣會(huì)出現(xiàn)涂碳層脫落的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于提供一種復(fù)合正極極片、其制備方法及應(yīng)用，以解決現(xiàn)有技術(shù)中正極活性物質(zhì)與集流體的粘結(jié)力較低、容易脫落的問題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種復(fù)合正極極片，包括依次疊置的正極集流體、涂碳層和活性物質(zhì)層，其中，涂碳層包括多巴胺改性的納米導(dǎo)電碳材料，活性物質(zhì)層包括硅烷偶聯(lián)劑包覆的正極活性材料。本發(fā)明的復(fù)合正極極片可以提高活性物質(zhì)與涂碳層之間、涂碳層與集流體之間的粘結(jié)力，從而綜合提高活性物質(zhì)與集流體的粘合性能，降低電池在循環(huán)過程中活性物質(zhì)脫落的幾率，進(jìn)而減少電池在使用過程中容量發(fā)揮不穩(wěn)定的問題，同時(shí)提高電池的壓實(shí)密度和能量密度。

3、進(jìn)一步地，涂碳層中，納米導(dǎo)電碳材料包括納米導(dǎo)電石墨和/或納米導(dǎo)電炭黑；和/或多巴胺與納米導(dǎo)電材料的重量比為(20～40):100，優(yōu)選為(25～35):100。上述條件下可以更好地改善多巴胺的自聚合效果。

4、進(jìn)一步地，活性物質(zhì)層中，正極活性材料包括磷酸鐵鋰、鐵錳鋰和鎳鈷錳的一種或多種；和/或硅烷偶聯(lián)劑與正極活性材料的重量比為100:(30～50)，優(yōu)選為100:(35～45)。上述條件下可以進(jìn)一步提高正極活性粒子的電導(dǎo)通。

5、進(jìn)一步地，納米導(dǎo)電材料與正極活性材料的重量比為100:(30～50)。上述條件下可以更好地提升正極活性物質(zhì)與涂碳層的粘結(jié)強(qiáng)度。

6、進(jìn)一步地，硅烷偶聯(lián)劑包括kh550、kh560和kh570的一種或多種；和/或正極集流體包括鋁箔和/或銅箔?？梢赃M(jìn)一步降低成本。

7、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了本發(fā)明上述復(fù)合正極極片的制備方法，包括以下步驟：步驟s1，將多巴胺溶解于緩沖液中，加入納米導(dǎo)電碳材料進(jìn)行分散，涂覆在正極集流體表面，得到涂碳層；步驟s2，將正極活性材料與硅烷偶聯(lián)劑混合，涂覆在涂碳層表面，得到復(fù)合正極極片。上述制備方法簡(jiǎn)單，易于操作，制備得到的復(fù)合正極極片中正極活性物質(zhì)與集流體的粘結(jié)力較高、不易脫落。同時(shí)制備過程不使用有害成分，在生產(chǎn)和使用的過程中，人體傷害小，環(huán)境污染小，是一種環(huán)保安全的正極極片。

8、進(jìn)一步地，多巴胺與緩沖液的固液比為(20～40):1000。上述條件下溶解狀態(tài)更佳。

9、進(jìn)一步地，緩沖液的質(zhì)量濃度為0.5～2％。上述條件下可以進(jìn)一步提高多巴胺的溶解程度和溶解速度。

10、進(jìn)一步地，分散為超聲分散，超聲分散的時(shí)間為30～50min；和/或分散之后還包括攪拌步驟，攪拌的時(shí)間為22～26h；和/或涂覆為刷涂或噴涂。上述條件下更便于實(shí)際操作。

11、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種電池，包括本發(fā)明上述的復(fù)合正極極片。由于使用了本發(fā)明的復(fù)合正極極片，在循環(huán)過程中活性物質(zhì)脫落的幾率較低，電池性能更佳。

12、應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，其一，使用多巴胺改性的納米導(dǎo)電碳材料，多巴胺以納米導(dǎo)電碳材料的片層結(jié)構(gòu)為模板，在片層表面自聚合形成聚多巴胺，提高涂碳層與集流體基底的粘結(jié)力。其二，使用硅烷偶聯(lián)劑包覆的正極活性材料，硅烷偶聯(lián)劑包覆層可以為正極活性材料提供電子的快速傳輸通道，使電子在充放電時(shí)更易傳輸，倍率性能更佳。其三，多巴胺可以和硅烷偶聯(lián)劑發(fā)生化學(xué)交聯(lián)，從而提升正極活性材料與涂碳層之間的內(nèi)聚力。本發(fā)明的復(fù)合正極極片可以提高活性物質(zhì)與涂碳層之間、涂碳層與集流體之間的粘結(jié)力，從而綜合提高活性物質(zhì)與集流體的粘合性能，降低電池在循環(huán)過程中活性物質(zhì)脫落的幾率，進(jìn)而減少電池在使用過程中容量發(fā)揮不穩(wěn)定的問題，同時(shí)提高電池的壓實(shí)密度和能量密度。

技術(shù)特征：

1.一種復(fù)合正極極片，其特征在于，包括依次疊置的正極集流體、涂碳層和活性物質(zhì)層，其中，所述涂碳層包括多巴胺改性的納米導(dǎo)電碳材料，所述活性物質(zhì)層包括硅烷偶聯(lián)劑包覆的正極活性材料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合正極極片，其特征在于，所述涂碳層中，

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合正極極片，其特征在于，所述活性物質(zhì)層中，

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的復(fù)合正極極片，其特征在于，

5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的復(fù)合正極極片，其特征在于，

6.權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的復(fù)合正極極片的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述多巴胺與所述緩沖液的固液比為(20～40):1000。

8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的制備方法，其特征在于，所述緩沖液的質(zhì)量濃度為0.5～2％。

9.根據(jù)權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述分散為超聲分散，所述超聲分散的時(shí)間為30～50min；和/或

10.一種電池，其特征在于，包括權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的復(fù)合正極極片。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了復(fù)合正極極片、其制備方法及應(yīng)用。該復(fù)合正極極片包括依次疊置的正極集流體、涂碳層和活性物質(zhì)層，其中，涂碳層包括多巴胺改性的納米導(dǎo)電碳材料，活性物質(zhì)層包括硅烷偶聯(lián)劑包覆的正極活性材料。本發(fā)明的復(fù)合正極極片可以提高活性物質(zhì)與涂碳層之間、涂碳層與集流體之間的粘結(jié)力，從而綜合提高活性物質(zhì)與集流體的粘合性能，降低電池在循環(huán)過程中活性物質(zhì)脫落的幾率，進(jìn)而減少電池在使用過程中容量發(fā)揮不穩(wěn)定的問題，同時(shí)提高電池的壓實(shí)密度和能量密度。

技術(shù)研發(fā)人員：趙雅靜,王曉龍,毛靜,束傳東
受保護(hù)的技術(shù)使用者：合肥國軒高科動(dòng)力能源有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/26