正极极片及其制备方法、二次电池和用电设备与流程

本发明涉及锂电池，具体涉及一种正极极片及其制备方法、二次电池和用电设备。

背景技术：

1、近年来，为使新能源汽车具有超长的行驶距离，需要提升锂电池的能量密度；而正极片作为锂电池作重要的部件之一，如何通过提升正极片的面密度，进而提升锂电池的能量密度，成为一项重要研究课题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提供一种正极极片及其制备方法、二次电池和用电设备，可以有效提升正极极片的面密度，从而进一步提升电池的能量密度。

2、为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

3、根据本发明的一个方面，本发明提供一种正极极片，包括：集流体，以及设置在所述集流体厚度方向至少一侧表面上的活性涂层，所述活性涂层包括正极活性材料；

4、所述正极极片满足：l=a×cr+b×sp，a+b=1；

5、所述l满足：3.8≤l≤8，所述正极极片的面密度为x，x≥21mg/cm2；

6、其中，cr=(dv99+dv90)÷(2×dv50)；sp=(dv90-dv10)÷dv50；dv10，dv50，dv90和dv99为所述正极活性材料的粒径分布，单位为：μm；a和b为无量纲系数。

7、在其中的一些实施方式中，所述x满足：21mg/cm2≤x≤30mg/cm2。

8、在其中的一些实施方式中，所述cr的取值范围为1.1~19，优选为1.25~17。

9、在其中的一些实施方式中，所述sp的取值范围为0.2~12，优选为0.33~9.8。

10、在其中的一些实施方式中，所述a的取值范围为0.7~0.8。

11、在其中的一些实施方式中，所述b的取值范围为0.2~0.3。

12、在其中的一些实施方式中，所述dv10的取值范围为0.1μm~1μm。

13、在其中的一些实施方式中，所述dv50的取值范围为0.5μm~2μm。

14、在其中的一些实施方式中，所述dv90的取值范围为1.5μm~5μm。

15、在其中的一些实施方式中，所述dv99的取值范围为3μm~12μm。

16、在其中的一些实施方式中，基于所述活性涂层的总质量，所述正极活性材料的质量占比为93wt.%~100wt.%。

17、在其中的一些实施方式中，所述活性涂层中还包括粘结剂；

18、基于所述活性涂层的总质量，所述粘结剂的质量占比为0wt.%~3wt.%。

19、在其中的一些实施方式中，所述活性涂层中还包括导电剂；

20、基于所述活性涂层的总质量，所述导电剂的质量占比为0wt.%~3wt.%。

21、在其中的一些实施方式中，所述活性涂层中还包括分散剂；

22、基于所述活性涂层的总质量，所述分散剂的质量占比为0wt.%~0.5wt.%。

23、在其中的一些实施方式中，所述活性涂层的厚度为150μm~400μm。

24、在其中的一些实施方式中，所述正极活性材料包括磷酸铁锂、钛酸锂、钴酸锂、钴酸锂的改性物、镍酸锂、镍酸锂的改性物、锰酸锂、锰酸锂的改性物和三元材料中的至少一种。

25、在其中的一些实施方式中，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯酸、羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶乳液中的至少一种。

26、在其中的一些实施方式中，所述导电剂包括乙炔黑、炭黑、导电石墨和碳纳米管中的至少一种。

27、在其中的一些实施方式中，所述分散剂包括聚乙烯吡咯烷酮类分散剂、丙烯酸酯类分散剂、聚醚类分散剂和磷酸脂类分散剂中的至少一种。

28、根据本发明的第二方面，本发明还提供一种正极极片的制备方法，包括以下步骤：

29、将正极活性材料的粒径分布dv10，dv50，dv90和dv99，计算l值；

30、当l≥4.5时，将所述正极活性材料、第一粘结剂和第二粘结剂加入至溶剂中，形成浆料；当l＜4.5时，将将所述正极活性材料，和第一粘结剂、第二粘结剂中的至少一者加入至溶剂中，形成浆料；所述第一粘结剂的重均分子量小于所述第二粘结剂的重均分子量；

31、将所述浆料涂覆至集流体厚度方向至少一侧表面上，干燥，得到所述正极极片；

32、其中，l=a×cr+b×sp，a+b=1；

33、cr=(dv99+dv90)÷(2×dv50)；sp=(dv90-dv10)÷dv50。

34、在其中的一些实施方式中，所述第一粘结剂的重均分子量小于100万。

35、在其中的一些实施方式中，所述第二粘结剂的重均分子量大于或等于100万。

36、在其中的一些实施方式中，所述溶剂包括n-甲基吡咯烷酮、碳酸酯、无水乙醇和去离子水中的至少一种。

37、在其中的一些实施方式中，所述浆料的固含量为60%~75%。

38、在其中的一些实施方式中，所述正极活性材料、粘结剂、导电剂和分散剂的质量比为（0.93~1）：（0~0.03）：（0~0.03）：（0~0.005）。

39、在其中的一些实施方式中，所述干燥的温度为80℃~120℃，时间为1min ~10min。

40、在其中的一些实施方式中，当3.8≤l＜4.5时，将所述第一粘结剂和第二粘结剂加入至溶剂中。

41、在其中的一些实施方式中，当l＜3.8时，将所述第一粘结剂或第二粘结剂加入至溶剂中。

42、根据本发明的第三个方面，本发明还提供一种二次电池，包括：上述任意实施方式中所述的正极极片；

43、和/或，上述任意实施方式中所述的正极极片的制备方法制得的正极极片。

44、根据本发明的第四方面，本发明还提供一种用电设备，包括：上述任意实施方式中所述的二次电池。

45、实施本发明的技术方案，至少具有以下有益效果：

46、本发明中，通过利用正极活性材料自身的物化特征，根据正极活性材料的粒径部分，使其满足一定关系式，并使l保持在一定范围内，正极极片具有较高的面密度，进而能够有效的提升电池的能量密度。

47、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

1.一种正极极片，其特征在于，包括：集流体，以及设置在所述集流体厚度方向至少一侧表面上的活性涂层，所述活性涂层包括正极活性材料；

2.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述x满足：21mg/cm2≤x≤30mg/cm2；

3.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述dv10的取值范围为0.1μm~1μm；

4.根据权利要求2所述的正极极片，其特征在于，基于所述活性涂层的总质量，所述正极活性材料的质量占比为93wt.%~100wt.%；

5.根据权利要求2所述的正极极片，其特征在于，所述活性涂层的厚度为150μm~400μm；

6.一种正极极片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求7所述的正极极片的制备方法，其特征在于，满足特征（1）~（5）中的至少一项：

8.根据权利要求7所述的正极极片的制备方法，其特征在于，当3.8≤l＜4.5时，将所述第一粘结剂和第二粘结剂加入至溶剂中；

9.一种二次电池，其特征在于，包括：权利要求1~5任意一项所述的正极极片；

10.一种用电设备，其特征在于，包括：权利要求9所述的二次电池。