本申請(qǐng)涉及鋰離子電池，具體涉及一種正極極片、鋰電池和裝置。

背景技術(shù)：

1、在鋰電池的首次充電過(guò)程中，負(fù)極表面會(huì)形成一層固態(tài)電解質(zhì)膜(簡(jiǎn)稱sei膜)，這會(huì)消耗從正極脫出的活性鋰離子，降低了電池的首次庫(kù)倫效率及能量密度。為補(bǔ)償首次充電過(guò)程中對(duì)活性鋰的不可逆消耗，業(yè)界采取的措施是向鋰電池中預(yù)先加入能提供活性鋰離子的補(bǔ)鋰劑。電池的補(bǔ)鋰方式通常分為正極補(bǔ)鋰和負(fù)極補(bǔ)鋰。相較于將化學(xué)活性高的金屬鋰直接與負(fù)極極片相壓合以實(shí)現(xiàn)預(yù)鋰化的負(fù)極補(bǔ)鋰方式，正極補(bǔ)鋰的安全性較高、與現(xiàn)有電池制備工藝兼容性好。

2、其中，正極補(bǔ)鋰技術(shù)是向電池正極中引入可逆脫鋰量高的正極補(bǔ)鋰劑。正極補(bǔ)鋰劑主要分為兩類，第一類是首次庫(kù)倫效率極低的富鋰材料，在一定電壓下脫出鋰離子后還在正極側(cè)殘留一部分主體結(jié)構(gòu)或脫鋰生成物；第二類是可在一定電壓下分解產(chǎn)生鋰離子和氣體的犧牲型補(bǔ)鋰劑。然而，這兩類正極補(bǔ)鋰劑在鋰電池中的單獨(dú)使用均存在一定的問(wèn)題。例如，正極活性材料全部與第一類正極補(bǔ)鋰劑混合在一層，會(huì)明顯增加正極的液相擴(kuò)散阻抗，降低了電池的功率性能。例如，第二類正極補(bǔ)鋰劑與正極活性材料混合形成的正極涂層與正極集流體直接接觸，該類補(bǔ)鋰劑分解產(chǎn)生的氣體難以都順利排出，而殘留氣體會(huì)降低其利用率，也會(huì)增加電池阻抗，降低電池功率性能。

3、因此，有必要開發(fā)一種可切實(shí)提高正極補(bǔ)鋰效果且不影響補(bǔ)鋰后鋰電池電化學(xué)性能發(fā)揮的技術(shù)方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于此，本申請(qǐng)將上述首次庫(kù)倫效率低的補(bǔ)鋰材料和可分解產(chǎn)氣的補(bǔ)鋰材料共同引入電池正極，并通過(guò)二者分布位置的合理分布，可減少單一使用一種補(bǔ)鋰劑帶來(lái)的負(fù)面效果，使這兩類補(bǔ)鋰劑的利用率得到充分發(fā)揮，同時(shí)還不明顯增加電池阻抗、改善電池功率性能。

2、具體地，本申請(qǐng)第一方面提供了一種正極極片，包括正極集流體及設(shè)置在所述正極集流體至少一側(cè)的涂層結(jié)構(gòu)，所述涂層結(jié)構(gòu)包括依次層疊設(shè)置的第一補(bǔ)鋰層、正極活性材料層和第二補(bǔ)鋰層，且所述第一補(bǔ)鋰層靠近正極集流體；其中，所述第一補(bǔ)鋰層包括第一正極補(bǔ)鋰劑，所述正極活性材料層包括第一正極活性材料，所述第二補(bǔ)鋰層包括第二正極補(bǔ)鋰劑和第二正極活性材料，其中，所述第一正極補(bǔ)鋰劑的首次庫(kù)倫效率小于30％，所述第二正極補(bǔ)鋰劑可分解釋放出鋰離子并產(chǎn)生氣體。

3、本申請(qǐng)實(shí)施例的上述正極極片中，同時(shí)引入第一正極補(bǔ)鋰劑和第二正極補(bǔ)鋰劑，并將它們?nèi)缟戏謱釉O(shè)置，并在分別含二者的兩補(bǔ)鋰層之間設(shè)置正極活性材料層，可保證整體涂層結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性高，并可以降低單獨(dú)使用這兩種正極補(bǔ)鋰劑帶來(lái)的諸多問(wèn)題，并使它們的補(bǔ)鋰?yán)寐识嫉玫教岣摺㈦姵氐哪芰棵芏鹊玫接行嵘?，同時(shí)電池的阻抗較低、功率性能較好。

4、第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N鋰電池，所述鋰電池包括如本申請(qǐng)第一方面所述的正極極片。

5、由于采用了上述正極極片，該鋰電池中兩類補(bǔ)鋰劑的利用率高，電池的可逆鋰總量高、能量密度得到提升，同時(shí)電池阻抗低、功率性能好。

6、第三方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N包括本申請(qǐng)第二方面所述的鋰電池的裝置，該裝置為用電設(shè)備或儲(chǔ)能系統(tǒng)。

技術(shù)特征：

1.一種正極極片，其特征在于，包括正極集流體及設(shè)置在所述正極集流體至少一側(cè)的涂層結(jié)構(gòu)，所述涂層結(jié)構(gòu)包括依次層疊設(shè)置的第一補(bǔ)鋰層、正極活性材料層和第二補(bǔ)鋰層，且所述第一補(bǔ)鋰層靠近正極集流體；其中，所述第一補(bǔ)鋰層包括第一正極補(bǔ)鋰劑，所述正極活性材料層包括第一正極活性材料，所述第二補(bǔ)鋰層包括第二正極補(bǔ)鋰劑和第二正極活性材料，其中，所述第一正極補(bǔ)鋰劑的首次庫(kù)倫效率小于30％，所述第二正極補(bǔ)鋰劑可分解釋放出鋰離子并產(chǎn)生氣體。

2.如權(quán)利要求1所述的正極極片，其特征在于，所述第一正極補(bǔ)鋰劑選自li6coo4、li2moo3、li5feo4、li6mno4、li2nio2、li2cuo2、li3po4、li4sio4、li2sio3、li3vo4、li2vo3、li5reo6、li2ruo3、li2mno3、li2moo3、li2s、lif中的一種或多種；所述第二正極補(bǔ)鋰劑選自li2co3、li3n、li2o2、li2o、li2c2o4、li2c4o4、li2c3o5、li2c4o6中的一種或多種。

3.如權(quán)利要求1所述的正極極片，其特征在于，所述第一補(bǔ)鋰層的單面面密度與所述涂層結(jié)構(gòu)的單面面密度的比值為0.01-0.2；所述正極活性材料層的單面面密度與所述涂層結(jié)構(gòu)的單面面密度的比值為0.1-0.9；所述第二補(bǔ)鋰層的單面面密度與所述涂層結(jié)構(gòu)的單面面密度的比值為0.1-0.9。

4.如權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的正極極片，其特征在于，所述正極活性材料層和/或所述第二補(bǔ)鋰層的單面面密度大于所述第一補(bǔ)鋰層的單面面密度。

5.如權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的正極極片，其特征在于，所述第一補(bǔ)鋰層的單面面密度為0.5-20g/m2；所述正極活性材料層、所述第二補(bǔ)鋰層的單面面密度獨(dú)立地在50-500g/m2的范圍內(nèi)。

6.如權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的正極極片，其特征在于，所述正極活性材料層與所述第二補(bǔ)鋰層的單面面密度之比在(0.5-2.0)的范圍內(nèi)。

7.如權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述的正極極片，其特征在于，所述第一補(bǔ)鋰層的單面厚度為1-20μm。

8.如權(quán)利要求1-7中任意一項(xiàng)所述的正極極片，其特征在于，所述正極活性材料層或所述第二補(bǔ)鋰層的單面厚度獨(dú)立地為20-200μm。

9.如權(quán)利要求1-8中任意一項(xiàng)所述的正極極片，其特征在于，所述第一補(bǔ)鋰層中包括質(zhì)量百分含量不超過(guò)所述第一正極補(bǔ)鋰劑的第三正極活性材料。

10.如權(quán)利要求1-9中任意一項(xiàng)所述的正極極片，其特征在于，所述第一補(bǔ)鋰層中包括以下質(zhì)量百分含量的各組分：50％-90％的所述第一正極補(bǔ)鋰劑，0-40％的第三正極活性材料，0.5-10％的粘結(jié)劑，0.5-10％的導(dǎo)電劑。

11.如權(quán)利要求1-10中任意一項(xiàng)所述的正極極片，其特征在于，所述第二補(bǔ)鋰層中，所述第二正極補(bǔ)鋰劑的總質(zhì)量是所述第二正極活性材料總質(zhì)量的0.5％-5％；優(yōu)選地，所述第二補(bǔ)鋰層中，所述第二正極活性材料的總質(zhì)量百分含量在80％以上，進(jìn)一步優(yōu)選在90％以上。

12.如權(quán)利要求1-11任一項(xiàng)所述的正極極片，其特征在于，所述第二補(bǔ)鋰層包括n層第二補(bǔ)鋰子層，n≥2，其中，自所述正極集流體向所述第一補(bǔ)鋰層的方向，各第二補(bǔ)鋰子層中第二正極補(bǔ)鋰劑與第二正極活性材料的質(zhì)量比呈增加的趨勢(shì)。

13.如權(quán)利要求1-12任一項(xiàng)所述的正極極片，其特征在于，所述第二補(bǔ)鋰層包括n層第二補(bǔ)鋰子層，n≥2，其中，自所述正極集流體向所述第一補(bǔ)鋰層的方向，各第二補(bǔ)鋰子層中第二正極補(bǔ)鋰劑與第二正極活性材料的質(zhì)量比逐層依次增加。

14.如權(quán)利要求12或13所述的正極極片，其特征在于，所述n層第二補(bǔ)鋰子層中，至少兩個(gè)相鄰層之間滿足：am/(dm/dm-1)-am-1≥5％；

15.如權(quán)利要求1-14任一項(xiàng)所述的正極極片，其特征在于，所述正極活性材料層中補(bǔ)鋰劑的含量小于等于1％。

16.一種鋰電池，其特征在于，包括如權(quán)利要求1-15任一項(xiàng)所述的正極極片。

17.一種裝置，其特征在于，所述裝置包括如權(quán)利要求16所述的鋰電池，其中，所述裝置為用電設(shè)備或儲(chǔ)能系統(tǒng)。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N正極極片、鋰電池和裝置。正極極片包括正極集流體及依次層疊設(shè)置在正極集流體至少一側(cè)的底涂層和正極涂層，其中，所述底涂層含有第一正極補(bǔ)鋰劑，所述正極涂層含有正極活性材料和第二正極補(bǔ)鋰劑，所述第一正極補(bǔ)鋰劑的首次庫(kù)倫效率小于30％，所述第二正極補(bǔ)鋰劑可在大于其脫鋰電位的電壓下分解產(chǎn)生氣體。該正極極片中同時(shí)引入第一、第二正極補(bǔ)鋰劑，并將它們?nèi)缟戏謱釉O(shè)置，可以降低單獨(dú)使用二者帶來(lái)的諸多問(wèn)題，并使它們的補(bǔ)鋰?yán)寐识嫉玫教岣?，同時(shí)不明顯增加電池阻抗、改善電池功率性能。

技術(shù)研發(fā)人員：劉正皎,邱昭政,潘儀
受保護(hù)的技術(shù)使用者：比亞迪股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8