正极片及电池的制作方法

1.本技术涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种正极片及电池。


背景技术：

2.随着锂离子电池技术的迅速发展，锂离子电池在笔记本电脑、智能手机等便携式移动电子设备上的应用越来越广泛。
3.目前，电池在大电流快充时，电解液的锂盐浓度在正、负极片边缘区域和正、负极片中间区域这两个区域之间存在浓度差。在正、负极片边缘区域，电解液的锂盐浓度较低，这会导致负极片边缘区域过电位，从而导致负极片两侧边缘区域析锂情况严重。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供一种正极片及电池，缓解了负极片两侧边缘区域析锂的问题。
5.为达到上述目的，第一方面，本技术实施例提供一种正极片，包括集流体，所述集流体的表面包括第一区域、第二区域和第三区域，所述第一区域和所述第三区域分别位于所述第二区域的两侧，所述集流体的第一区域涂覆有第一涂层，所述集流体的第二区域涂覆有第二涂层，所述集流体的第三区域涂覆有第三涂层，所述第一涂层和所述第三涂层的脱锂能力均大于所述第二涂层的脱锂能力。
6.可选地，所述第一涂层的脱锂能力和所述第三涂层的脱锂能力相同。
7.可选地，所述第一涂层和所述第三涂层中的活性物质的脱锂能力均大于所述第二涂层中的活性物质的脱锂能力。
8.可选地，所述第一涂层和所述第三涂层中的活性物质为高镍三元材料，所述第二涂层中的活性物质包括中镍三元材料、低镍三元材料、钴酸锂和磷酸铁锂中的至少一项；
9.或者，所述第一涂层和所述第三涂层中的活性物质为中镍三元材料，所述第二涂层中的活性物质包括低镍三元材料、钴酸锂和磷酸铁锂中的至少一项；
10.或者，所述第一涂层和所述第三涂层中的活性物质为钴酸锂，所述第二涂层中的活性物质为磷酸铁锂。
11.可选地，所述第一涂层中的活性物质质量占比和所述第三涂层中的活性物质质量占比均大于所述第二涂层中的活性物质质量占比。
12.可选地，所述第一涂层中的活性物质质量占比和所述第三涂层中的活性物质质量占比的取值范围均为98.5％至97％；
13.所述第二涂层中的活性物质质量占比的取值范围为96％至95％。
14.可选地，所述第一涂层和所述第三涂层的厚度均大于所述第二涂层的厚度。
15.可选地，所述第一涂层、所述第二涂层和所述第三涂层中的活性物质的脱锂能力均相同。
16.可选地，所述第一区域和所述第三区域的在所述正极片宽度方向上的宽度均小于或等于所述第二区域的在所述正极片宽度方向上的宽度的0.05倍。
17.第二方面，本技术实施例提供一种电池，包括负极片、电解液和如第一方面所述的正极片，所述负极片和所述正极片相对设置，且所述负极片和所述正极片均置于所述电解液中。
18.本技术实施例中，通过使正极片的集流体的边缘区域的涂层(即第一涂层和第三涂层)的脱锂能力均大于正极片的集流体的中间区域的涂层(即第二涂层)的脱锂能力，可以使正极片边缘区域有更多的锂离子析出，从而提高正、负极片边缘区域处电解液的锂盐浓度，避免负极片边缘区域过电位，进而缓解了负极片两侧边缘区域析锂的问题。
附图说明
19.为了更清楚的说明本技术实施例中的技术方案，现对说明书附图作如下说明，显而易见地，下述附图仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据所列附图获得其他附图。
20.图1是本技术实施例提供的正极片的结构示意图之一；
21.图2是本技术实施例提供的正极片的结构示意图之二；
22.图3是本技术实施例提供的负极片的结构示意图。
具体实施方式
23.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。在本技术中的实施例的基础上，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
24.参见图1和图2，本技术实施例提供一种正极片，包括集流体10，集流体10的表面包括第一区域、第二区域和第三区域，第一区域和第三区域分别位于第二区域的两侧，集流体10的第一区域涂覆有第一涂层11，集流体10的第二区域涂覆有第二涂层12，集流体10的第三区域涂覆有第三涂层13，第一涂层11和第三涂层13的脱锂能力均大于第二涂层12的脱锂能力。
25.具体实现时，第一涂层11和第三涂层13的脱锂能力可以不相同。示例性地，第一涂层11的脱离能力大于第三涂层13的脱锂能力，或者，第一涂层11的脱离能力小于第三涂层13的脱锂能力。
26.在第一涂层11和第三涂层13的脱锂能力不相同时，在正、负极片的两侧边缘区域处电解液的锂盐浓度不相同，可能会导致负极片两侧边缘区域析锂程度不均匀。为了使负极片两侧边缘区域析锂程度均匀，以提高电池的使用寿命，在本技术一可选的实施例中，第一涂层11的脱锂能力和第三涂层13的脱锂能力相同。
27.第一区域和第三区域的形状包括但不限于长方形、三角形、梯形、不规则形状。第一区域、第二区域和第三区域可以完全覆盖正极片的集流体10表面，也可以不完全覆盖正极片的集流体10表面。为了使正极片整体较为平整，以提高电池的使用寿命和安全性能，在本技术一可选的实施例中，第一区域、第二区域和第三区域中两两邻接。
28.本技术实施例中，通过使正极片的集流体10的边缘区域的涂层(即第一涂层11和第三涂层13)的脱锂能力均大于正极片的集流体10的中间区域的涂层(即第二涂层12)的脱
锂能力，可以使正极片边缘区域有更多的锂离子析出，从而提高正、负极片边缘区域处电解液的锂盐浓度，避免负极片边缘区域过电位，进而缓解了负极片两侧边缘区域析锂的问题。
29.本技术实施例提供的实现第一涂层11和第三涂层13的脱锂能力均大于第二涂层12的脱锂能力的方式至少包括以下几种。
30.方式一：第一涂层11和第三涂层13中的活性物质的脱锂能力均大于第二涂层12中的活性物质的脱锂能力。
31.方式二：第一涂层11和第三涂层13中的活性物质的脱锂能力均等于第二涂层12中的活性物质的脱锂能力，第一涂层11和第三涂层13的厚度均等于第二涂层12的厚度，且第一涂层11中的活性物质质量占比和第三涂层13中的活性物质质量占比均大于第二涂层12中的活性物质质量占比。
32.方式三：第一涂层11和第三涂层13中的活性物质的脱锂能力均等于第二涂层12中的活性物质的脱锂能力，第一涂层11中的活性物质质量占比和第三涂层13中的活性物质质量占比均等于第二涂层12中的活性物质质量占比，且第一涂层11和第三涂层13的厚度均大于第二涂层12的厚度。
33.方式四，第一涂层11和第三涂层13中的活性物质的脱锂能力均等于第二涂层12中的活性物质的脱锂能力，第一涂层11中的活性物质质量占比和第三涂层13中的活性物质质量占比均大于第二涂层12中的活性物质质量占比，且第一涂层11和第三涂层13的厚度均大于第二涂层12的厚度。
34.需要说明的是，在方式一中，第一涂层11中的活性物质质量占比和第三涂层13中的活性物质质量占比可以均等于第二涂层12中的活性物质质量占比，第一涂层11中的活性物质质量占比和第三涂层13中的活性物质质量占比也可以均大于第二涂层12中的活性物质质量占比。
35.同理，在方式一中，第一涂层11和第三涂层13的厚度可以均等于第二涂层12的厚度，第一涂层11和第三涂层13的厚度也可以均大于第二涂层12的厚度。
36.在方式二、方式三和方式四中，通过使第一涂层11和第三涂层13中的活性物质的脱锂能力均等于第二涂层12中的活性物质的脱锂能力，可以使第一涂层11、第二涂层12和第三涂层13中的活性物质相同。这样，可以使正极片的制作工艺更加简单，从而降低生产成本。
37.可选地，第一涂层11和第三涂层13中的活性物质的脱锂能力均大于第二涂层12中的活性物质的脱锂能力。即为前文所述的方式一。在该方式中，可以直接通过选取不同的活性物质以实现第一涂层11和第三涂层13中的活性物质的脱锂能力均大于第二涂层12中的活性物质的脱锂能力，这样，实现方式较为简单。
38.可选地，第一涂层11和第三涂层13中的活性物质为高镍三元材料ni
0.8
co
0.1
mn
0.1
，第二涂层12中的活性物质包括中镍三元材料ni
0.6
co
0.1
mn
0.4
、低镍三元材料ni
0.5
co
0.3
mn
0.2
、钴酸锂licoo2和磷酸铁锂lifepo4中的至少一项；
39.或者，第一涂层11和第三涂层13中的活性物质为中镍三元材料，第二涂层12中的活性物质包括低镍三元材料、钴酸锂和磷酸铁锂中的至少一项；
40.或者，第一涂层11和第三涂层13中的活性物质为钴酸锂，第二涂层12中的活性物质为磷酸铁锂。
41.通过使第一涂层11、第二涂层12和第三涂层13中的活性物质满足上述限定，可以使第一涂层11和第三涂层13中的活性物质的脱锂能力均大于第二涂层12中的活性物质的脱锂能力。
42.可选地，第一涂层11中的活性物质质量占比和第三涂层13中的活性物质质量占比均大于第二涂层12中的活性物质质量占比。
43.第一涂层11中的活性物质质量占比指第一涂层11中的活性物质的总质量占所述第一涂层11的总质量的比值。
44.第二涂层12中的活性物质质量占比指第二涂层12中的活性物质的总质量占所述第二涂层12的总质量的比值。
45.第三涂层13中的活性物质质量占比指第三涂层13中的活性物质的总质量占所述第三涂层13的总质量的比值。
46.具体实现时，第一涂层11中的活性物质质量占比和第三涂层13中的活性物质质量占比的取值范围均为98.5％至97％，比如第一涂层11中的活性物质质量占比和第三涂层13中的活性物质质量占比为98.5％、98.2％、98％、97.8％、97.5％、97.2％、97％中的任一项。第一涂层11中的活性物质质量占比和第三涂层13中的活性物质质量占比可以相同，也可以不相同。在第一涂层11中的活性物质质量占比和第三涂层13中的活性物质质量占比相同的情况下，可以使正极片的制作工艺更加简单，从而降低生产成本。
47.第二涂层12中的活性物质质量占比的取值范围为96％至95％。比如，第二涂层12中的活性物质质量占比为96％、95.8％、95.5％、95.2％、95％中的任一项。
48.可选地，第一涂层11和第三涂层13的厚度均大于第二涂层12的厚度。
49.具体实现时，第一涂层11和第三涂层13的厚度可以不相同，为了使正极片整体较为平整，从而提高电池的使用寿命和安全性能，也可以使第一涂层11和第三涂层13的厚度相同。
50.为进一步使正极片整体较为平整，从而提高电池的使用寿命和安全性能，第一涂层11和第三涂层13的厚度相同，且第一涂层11与第二涂层12的厚度差的取值范围为大于5微米，且小于10微米。具体而言，第一涂层11与第二涂层12的厚度差为5.5微米、6微米、7微米、8微米、9微米、9.5微米中的任一项。
51.可选地，第一区域和第三区域的在正极片宽度方向上的宽度均小于或等于第二区域的在正极片宽度方向上的宽度的0.05倍。
52.应理解，具体实现时，第一区域和第三区域在正极片宽度方向上的宽度可以相同，也可以不相同。在第一区域和第三区域在正极片宽度方向上的宽度相同的情况下，可以使负极片两侧边缘区域析锂程度较为均匀，从而提高电池的使用寿命。
53.第一区域和第三区域的在正极片宽度方向上的宽度的取值范围可以大于0毫米且小于5毫米，具体而言，第一区域和第三区域的在正极片宽度方向上的宽度可以为1毫米、2毫米、2.5毫米、3毫米、4毫米中的任一项。与此同时，第二区域的在正极片宽度方向上的宽度的取值范围可以大于0毫米且小于100毫米，具体而言，第二区域的在正极片宽度方向上的宽度可以为20毫米、40毫米、60毫米、80毫米、100毫米中的任一项。
54.通过限定第一区域和第三区域的在正极片宽度方向上的宽度均小于或等于第二区域的在正极片宽度方向上的宽度的0.05倍，可以在缓解负极片两侧边缘区域析锂的问题
的同时，提高电池的能量密度。
55.本技术实施例还提供一种电池，包括负极片、电解液和如第一方面的正极片，负极片和正极片相对设置，且负极片和正极片均置于电解液中。
56.本技术实施例提供的电池可以为卷绕式电池，也可以为叠片式电池。
57.参见图3，负极片包括集流体20和分别设于集流体20两个表面的两个涂层。本技术实施例提供的正极片的结构和工作原理可以参考上述实施例，在此不再赘述。由于本技术实施例提供的电池包括本技术实施例提供的正极片，因此本技术实施例提供的电池具有本技术实施例提供的正极片的全部有益效果。
58.下面结合具体实验，对本技术实施例提供的电池进行说明。
59.制备负极片：负极活性材料层的浆料组成为：97wt％的石墨、1wt％的导电炭黑、2wt％的丁苯乳胶，质量比加入搅拌罐，加入去离子水搅拌过后，过200目筛网，配置成负极活性材料层浆料，其固含量为40wt％-45wt％。用转移涂布机或者挤压涂布机将浆料涂布到负极集流体(铜箔)上，在120℃烘干，经辊压即得到负极极片，其结构如图3所示。
60.制备正极片：将钴酸锂、乙炔黑和聚偏氟乙烯按97.2：1.5：1.3的质量比加入搅拌罐，加入n-甲基吡咯烷酮溶剂搅拌后过200目筛网，配置成正极活性材料层浆料，其固含量为70wt％-75wt％；用涂布机将浆料涂布到正极集流体(铝箔)上，在120℃烘干，经辊压即得到正极片，其结构如图1和图2所示。
61.实施例1-4中，第一区域和第三区域宽度均相等。
62.组装电芯：将上述制备得到的负极片与正极片及隔膜一起卷绕形成卷芯(宽度为62mm)，用铝塑膜包装，烘烤去除水分后注入电解液，热压化成得到电芯。
63.将所有的锂离子电池正极片与负极片制成不同电芯，并在25℃条件下进行0.2c/0.2c充放电测试电芯容量，按照容量*电压/厚度/宽度/高度，计算电池的能量密度，并测试25℃下3c/1c的循环性能，在相同循环次数下拆解电池确认电池负极片边缘区域析锂情况，拆解的实验结果如表1所示：
[0064][0065][0066]
表1
[0067]
由表1可知，对比实施例1-4和对比例1，在正极片边缘区域(即第一区域和第三区域)涂布脱锂能力更强的正极活性材料，可以明显缓解负极片两侧边缘区域析锂的问题。
[0068]
对比实施例3、4，随着第一区域和第三区域宽度增大，缓解析锂问题的程度越大。
[0069]
对比实施例1-4，增加第一区域和第三区域宽度，电池的能量密度增大。但超过一
定限度(5毫米)即过宽的第一区域和第三区域宽度，正、负极片边缘区域处和正、负极片中间区域这两个区域之间的电解液的锂盐浓度差对比降低，对于析锂问题的改善效果反而减弱。
[0070]
因此，在确定第一区域和第三区域宽度的时候，需要考虑在满足不析锂的性能需求下，选择适当的第一区域和第三区域宽度。如本技术提供的实施例3，为当前设计下较优的宽度取值。
[0071]
上面结合附图对本技术的实施例进行了描述，但是本技术并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本技术的启示下，在不脱离本技术宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本技术的保护之内。