本申請屬于二次電(dian)池(chi)，具(ju)體涉及(ji)一種正(zheng)極材料(liao)及(ji)其制備方法、二次電(dian)池(chi)和用電(dian)裝置。

背景技術：

1、二次(ci)電池因具有(you)重量輕、無污染、無記憶效應等(deng)突出特(te)點，被廣泛應用于各(ge)類消(xiao)費類電子產品和電動(dong)車輛中。

2、目前(qian)常用的(de)二次電(dian)池(chi)，例如(ru)鋰(li)離子(zi)電(dian)池(chi)，其主要依靠li+在正極(ji)和負極(ji)之間移動來(lai)工作(zuo)。在充放電(dian)過(guo)程中，li+在兩(liang)個(ge)電(dian)極(ji)之間往返(fan)嵌(qian)入和脫嵌(qian)。充電(dian)時(shi)，li+從正極(ji)脫嵌(qian)，經過(guo)電(dian)解質(zhi)嵌(qian)入負極(ji)，負極(ji)處于富鋰(li)狀態；放電(dian)時(shi)則相反(fan)。

3、在實際生(sheng)產(chan)和應(ying)用發現，目前的鋰離子電池等二(er)次電池很難同時兼顧能(neng)量密度和功率(lv)性能(neng)。

技術實現思路

1、基(ji)于此(ci)，有(you)必要(yao)提供一(yi)種能(neng)(neng)夠兼顧電(dian)(dian)池(chi)的(de)能(neng)(neng)量密度(du)和功能(neng)(neng)性能(neng)(neng)的(de)正極(ji)材料及(ji)其制備方法(fa)、二次(ci)電(dian)(dian)池(chi)和用電(dian)(dian)裝置。

2、本(ben)申請的第一(yi)(yi)方面，提供了一(yi)(yi)種正極(ji)(ji)(ji)極(ji)(ji)(ji)片，包括(kuo)正極(ji)(ji)(ji)集流體和依次層(ceng)疊(die)于所述正極(ji)(ji)(ji)集流體表面的第一(yi)(yi)正極(ji)(ji)(ji)膜層(ceng)及第二正極(ji)(ji)(ji)膜層(ceng)；

3、所(suo)(suo)(suo)述(shu)第(di)(di)一(yi)(yi)(yi)正(zheng)(zheng)極(ji)(ji)(ji)膜層(ceng)(ceng)包(bao)(bao)括(kuo)第(di)(di)一(yi)(yi)(yi)正(zheng)(zheng)極(ji)(ji)(ji)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)，所(suo)(suo)(suo)述(shu)第(di)(di)二正(zheng)(zheng)極(ji)(ji)(ji)膜層(ceng)(ceng)包(bao)(bao)括(kuo)第(di)(di)二正(zheng)(zheng)極(ji)(ji)(ji)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)，所(suo)(suo)(suo)述(shu)第(di)(di)一(yi)(yi)(yi)正(zheng)(zheng)極(ji)(ji)(ji)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)的dv50粒(li)徑小于所(suo)(suo)(suo)述(shu)第(di)(di)二正(zheng)(zheng)極(ji)(ji)(ji)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)的dv50粒(li)徑，所(suo)(suo)(suo)述(shu)第(di)(di)一(yi)(yi)(yi)正(zheng)(zheng)極(ji)(ji)(ji)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)和所(suo)(suo)(suo)述(shu)第(di)(di)二正(zheng)(zheng)極(ji)(ji)(ji)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)均(jun)含有導電(dian)包(bao)(bao)覆層(ceng)(ceng)，所(suo)(suo)(suo)述(shu)導電(dian)包(bao)(bao)覆層(ceng)(ceng)包(bao)(bao)括(kuo)導電(dian)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)，所(suo)(suo)(suo)述(shu)第(di)(di)一(yi)(yi)(yi)正(zheng)(zheng)極(ji)(ji)(ji)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)中所(suo)(suo)(suo)述(shu)導電(dian)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)的質量含量大于所(suo)(suo)(suo)述(shu)第(di)(di)二正(zheng)(zheng)極(ji)(ji)(ji)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)中所(suo)(suo)(suo)述(shu)導電(dian)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)的質量含量。

4、不希望限于任何(he)理論，本(ben)申請(qing)的(de)(de)上述正(zheng)(zheng)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)片(pian)，設置正(zheng)(zheng)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)dv50粒(li)(li)徑和導電(dian)(dian)(dian)(dian)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)含(han)量(liang)不同的(de)(de)兩層(ceng)正(zheng)(zheng)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)膜層(ceng)，并使靠(kao)近正(zheng)(zheng)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)集(ji)流(liu)體的(de)(de)第(di)(di)一(yi)正(zheng)(zheng)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)膜層(ceng)采用(yong)dv50粒(li)(li)徑較小且導電(dian)(dian)(dian)(dian)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)含(han)量(liang)較高(gao)(gao)的(de)(de)第(di)(di)一(yi)正(zheng)(zheng)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)，從而(er)使得第(di)(di)一(yi)正(zheng)(zheng)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)具(ju)有(you)(you)更好(hao)的(de)(de)導電(dian)(dian)(dian)(dian)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)，第(di)(di)一(yi)正(zheng)(zheng)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)膜層(ceng)的(de)(de)堆積(ji)更為致密(mi)(mi)具(ju)有(you)(you)更大的(de)(de)壓實密(mi)(mi)度，故(gu)而(er)能(neng)(neng)(neng)夠(gou)(gou)與(yu)正(zheng)(zheng)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)集(ji)流(liu)體形成良好(hao)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)接觸，同時第(di)(di)一(yi)正(zheng)(zheng)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)和第(di)(di)二(er)(er)正(zheng)(zheng)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)均采用(yong)導電(dian)(dian)(dian)(dian)包(bao)覆(fu)層(ceng)的(de)(de)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)，有(you)(you)利于降低內阻，提高(gao)(gao)電(dian)(dian)(dian)(dian)池的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓，進而(er)提高(gao)(gao)其(qi)功率性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)；而(er)dv50粒(li)(li)徑較大的(de)(de)第(di)(di)二(er)(er)正(zheng)(zheng)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)具(ju)有(you)(you)較大的(de)(de)孔(kong)隙(xi)，能(neng)(neng)(neng)夠(gou)(gou)使電(dian)(dian)(dian)(dian)解液充(chong)分(fen)浸(jin)潤第(di)(di)一(yi)正(zheng)(zheng)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)膜層(ceng)并傳輸至(zhi)第(di)(di)二(er)(er)正(zheng)(zheng)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)膜層(ceng)，有(you)(you)利于充(chong)分(fen)發揮正(zheng)(zheng)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)片(pian)中的(de)(de)正(zheng)(zheng)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)放電(dian)(dian)(dian)(dian)容量(liang)，提高(gao)(gao)電(dian)(dian)(dian)(dian)池的(de)(de)能(neng)(neng)(neng)量(liang)密(mi)(mi)度。

5、綜上(shang)，上(shang)述正極極片應用于二次電池，使二次電池同時具有良好的能量密(mi)度(du)和(he)功率性(xing)能。

6、在本申請的任意實施(shi)方(fang)式中，所(suo)述正極(ji)極(ji)片滿足如下(xia)條件下(xia)中的至少一個：

7、(1a)所述(shu)第一正極(ji)活(huo)性材(cai)料的dv50粒徑≤1500nm，可(ke)選為100nm～1000nm，更可(ke)選為100nm～900nm；

8、(1b)所(suo)述第二正極(ji)活性材料的dv50粒徑為(wei)2μm～6μm，可選為(wei)2μm～4.5μm。

9、在本申請的任(ren)意(yi)實(shi)施方(fang)式(shi)中，所述第(di)(di)一正(zheng)極活性(xing)材(cai)料中所述導電材(cai)料的質量(liang)(liang)含(han)量(liang)(liang)與(yu)所述第(di)(di)二正(zheng)極活性(xing)材(cai)料中所述導電材(cai)料的質量(liang)(liang)含(han)量(liang)(liang)的差(cha)值為0.5％～2.7％；可選為0.5％～1.5％。

10、在(zai)本申(shen)請的(de)任意實施方式中，所述(shu)正極極片(pian)滿足如下(xia)條件下(xia)中的(de)至少一個：

11、(2a)所(suo)述第一正極(ji)活性材料(liao)中所(suo)述導電材料(liao)的質量(liang)含量(liang)為2％～4％；

12、(2b)所(suo)述第二正極活性材料中所(suo)述導(dao)電材料的(de)質量含量為0.8％～3％；

13、(2c)所述導(dao)電(dian)材料包括導(dao)電(dian)碳。

14、在本申(shen)請(qing)的(de)任意實施方式(shi)中，所述(shu)第(di)一正極活(huo)(huo)性材料和(he)所述(shu)第(di)二(er)正極活(huo)(huo)性材料均包(bao)括內(nei)核(he)，所述(shu)導電(dian)包(bao)覆層包(bao)覆在所述(shu)內(nei)核(he)的(de)至少(shao)部(bu)分表面(mian)；

15、所述第一正極活性材(cai)料(liao)的內(nei)(nei)核和所述第二正極活性材(cai)料(liao)的內(nei)(nei)核均包括含鋰磷酸(suan)鹽。

16、在本申(shen)請的(de)任意實施方式中，所述第一正極活性(xing)材料的(de)內核(he)摻雜(za)有錳元(yuan)素，所述第二正極活性(xing)材料摻雜(za)或(huo)不摻雜(za)錳元(yuan)素；

17、所(suo)(suo)述第一正極活性材料(liao)的(de)(de)內核中錳元素的(de)(de)質(zhi)量(liang)含(han)量(liang)小(xiao)于所(suo)(suo)述第二(er)正極活性材料(liao)的(de)(de)內核中錳元素的(de)(de)質(zhi)量(liang)含(han)量(liang)。

18、在(zai)本申請的(de)任意實(shi)施方(fang)式(shi)中，所述(shu)第(di)一正極活性材料(liao)的(de)內核(he)包括(kuo)磷酸鐵鋰；所述(shu)第(di)二正極活性材料(liao)的(de)內核(he)包括(kuo)磷酸錳鐵鋰。

19、在本申請的(de)任意(yi)實施(shi)方式中，所述第一(yi)正(zheng)極膜層(ceng)的(de)厚(hou)度小于所述第二正(zheng)極膜層(ceng)的(de)厚(hou)度。

20、在本申請的任(ren)意實施方式中，所述(shu)第二(er)正(zheng)極膜(mo)層的厚度與所述(shu)第一正(zheng)極膜(mo)層的厚度的差值(zhi)為10μm～100μm。

21、在本申(shen)請(qing)的任意實(shi)施(shi)方式中，所述正極(ji)極(ji)片滿(man)足如(ru)下(xia)條件(jian)下(xia)中的至少一個(ge)：

22、(3a)所述第(di)一正(zheng)極膜層的厚度為60μm～100μm；

23、(3b)所述第二(er)正極膜層的厚度為100μm～200μm。

24、在本申請的任(ren)意實(shi)施方式中，所述正極(ji)極(ji)片(pian)滿足如下條件(jian)下中的至少一個：

25、(4a)在所述第(di)一正(zheng)極(ji)膜層中，所述第(di)一正(zheng)極(ji)活性(xing)材料的質量含量為90％～98％；

26、(4b)在(zai)所述第二正極膜層(ceng)中(zhong)，所述第二正極活(huo)性材料的質量(liang)含量(liang)為(wei)90％～98％。

27、本(ben)(ben)申請的第(di)(di)二方(fang)面(mian)，提供(gong)了本(ben)(ben)申請第(di)(di)一(yi)方(fang)面(mian)提供(gong)的正極(ji)極(ji)片(pian)的制(zhi)備方(fang)法，所述制(zhi)備方(fang)法包括如下步驟：

28、制備(bei)含(han)有所(suo)述第(di)一(yi)正(zheng)極(ji)活性材料的(de)第(di)一(yi)正(zheng)極(ji)漿(jiang)料和含(han)有所(suo)述第(di)二正(zheng)極(ji)活性材料的(de)第(di)二正(zheng)極(ji)漿(jiang)料；

29、在(zai)所(suo)(suo)述(shu)正極(ji)(ji)集(ji)流(liu)體上依次(ci)涂布所(suo)(suo)述(shu)第(di)一正極(ji)(ji)漿(jiang)料和(he)所(suo)(suo)述(shu)第(di)二正極(ji)(ji)漿(jiang)料，分別形成所(suo)(suo)述(shu)第(di)一正極(ji)(ji)膜層和(he)所(suo)(suo)述(shu)第(di)二正極(ji)(ji)膜層。

30、本申請(qing)的第(di)三(san)方面(mian)，提供了一種二次電池，其包含本申請(qing)第(di)一方面(mian)提供的正極極片。

31、本申請的第四方(fang)面(mian)，提供了一種(zhong)用電裝置(zhi)，其包括本申請第三方(fang)面(mian)提供的二次電池。

技術特征：

1.一(yi)種(zhong)正(zheng)極極片(pian)，其特征在于，包括(kuo)正(zheng)極集流(liu)體和依(yi)次(ci)層疊于所述正(zheng)極集流(liu)體表面的第一(yi)正(zheng)極膜(mo)層及第二正(zheng)極膜(mo)層；

2.如(ru)權利(li)要求1所(suo)(suo)述(shu)的正(zheng)極(ji)(ji)(ji)極(ji)(ji)(ji)片，其特(te)征在于，所(suo)(suo)述(shu)正(zheng)極(ji)(ji)(ji)極(ji)(ji)(ji)片滿(man)足(zu)如(ru)下條件下中的至少一(yi)個：

3.如權利要求1所(suo)(suo)述的(de)正(zheng)極(ji)極(ji)片，其特征在于，所(suo)(suo)述第一(yi)正(zheng)極(ji)活(huo)性材(cai)(cai)料(liao)(liao)中所(suo)(suo)述導電材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)質量含(han)量與所(suo)(suo)述第二(er)正(zheng)極(ji)活(huo)性材(cai)(cai)料(liao)(liao)中所(suo)(suo)述導電材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)質量含(han)量的(de)差(cha)值(zhi)為0.5％～2.7％；可選(xuan)為0.5％～1.5％。

4.如權利要(yao)求(qiu)1所述(shu)的正(zheng)(zheng)極(ji)極(ji)片，其特征在于，所述(shu)正(zheng)(zheng)極(ji)極(ji)片滿足如下條(tiao)件下中的至(zhi)少一個(ge)：

5.如(ru)權利要求1至4任一(yi)項所(suo)述(shu)的正極(ji)極(ji)片，其特征(zheng)在于，所(suo)述(shu)第一(yi)正極(ji)活(huo)性(xing)材(cai)料(liao)和(he)所(suo)述(shu)第二正極(ji)活(huo)性(xing)材(cai)料(liao)均包(bao)(bao)(bao)括內核(he)，所(suo)述(shu)導(dao)電包(bao)(bao)(bao)覆層包(bao)(bao)(bao)覆在所(suo)述(shu)內核(he)的至少(shao)部分表面；

6.如權(quan)利要(yao)求5所(suo)(suo)述的正極(ji)極(ji)片，其特征在于，所(suo)(suo)述第一正極(ji)活性材料的內核摻雜有錳元(yuan)素，所(suo)(suo)述第二正極(ji)活性材料摻雜或不(bu)摻雜錳元(yuan)素；

7.如權利要求6所(suo)述的正(zheng)極(ji)極(ji)片，其特征在于，所(suo)述第(di)一正(zheng)極(ji)活性(xing)材料的內(nei)核包括(kuo)磷酸(suan)鐵(tie)鋰(li)(li)；所(suo)述第(di)二正(zheng)極(ji)活性(xing)材料的內(nei)核包括(kuo)磷酸(suan)錳鐵(tie)鋰(li)(li)。

8.如權(quan)利要求1至4、6至7任一(yi)項所述(shu)的正極(ji)(ji)極(ji)(ji)片，其特(te)征在(zai)于(yu)，所述(shu)第一(yi)正極(ji)(ji)膜層的厚度(du)小于(yu)所述(shu)第二正極(ji)(ji)膜層的厚度(du)。

9.如(ru)權利(li)要求8所(suo)述(shu)(shu)的(de)(de)正極極片，其特征在(zai)于，所(suo)述(shu)(shu)第(di)二正極膜(mo)層(ceng)的(de)(de)厚度與所(suo)述(shu)(shu)第(di)一正極膜(mo)層(ceng)的(de)(de)厚度的(de)(de)差值為10μm～100μm。

10.如(ru)權利要(yao)求(qiu)1至(zhi)4、6至(zhi)7、9任一項所(suo)述(shu)的(de)正(zheng)(zheng)極極片(pian)，其(qi)特征在于，所(suo)述(shu)正(zheng)(zheng)極極片(pian)滿足如(ru)下條(tiao)件下中的(de)至(zhi)少一個：

11.如(ru)權利要求1至4、6至7、9任一項(xiang)所述(shu)的正極極片(pian)(pian)，其特征在于，所述(shu)正極極片(pian)(pian)滿足如(ru)下條件(jian)下中的至少(shao)一個：

12.一種如權利要求1至11中任一項所(suo)述(shu)的(de)正極極片的(de)制(zhi)備(bei)(bei)方法(fa)，其特征在(zai)于，所(suo)述(shu)制(zhi)備(bei)(bei)方法(fa)包括如下步(bu)驟：

13.一(yi)種二(er)次電池(chi)，其特(te)征在于，包含(han)如權(quan)利要求1至(zhi)11任(ren)一(yi)項所述的正極極片。

14.一種用電裝置(zhi)，其特(te)征在于，包括如權利要(yao)求13所述的二次電池。

技術總結
本申請涉及一種正極極片及其制備方法、二次電池及用電裝置。該正極極片包括正極集流體和依次層疊于所述正極集流體表面的第一正極膜層及第二正極膜層；所述第一正極膜層包括第一正極活性材料，所述第二正極膜層包括第二正極活性材料，所述第一正極活性材料的Dv50粒徑小于所述第二正極活性材料的Dv50粒徑，所述第一正極活性材料和所述第二正極活性材料均含有導電包覆層，所述導電包覆層包括導電材料，所述第一正極活性材料中所述導電材料的質量含量大于所述第二正極活性材料中所述導電材料的質量含量。

技術研發人員：杜香龍
受保護的技術使用者：寧德時代新能源科技股份有限公司
技術研發日：
技術公布日：2024/10/10