本申請(qǐng)涉及一種正極極片、電池、用電設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、近年來，隨著鋰離子二次電池技術(shù)的發(fā)展，鋰離子二次電池廣泛應(yīng)用于水力、火力、風(fēng)力和太陽能電站等儲(chǔ)能電源系統(tǒng)，以及電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車、電動(dòng)摩托車、電動(dòng)汽車、軍事裝備、航空航天等多個(gè)領(lǐng)域。由于鋰離子二次電池取得了極大的發(fā)展，因此對(duì)其電池性能也提出了更高的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)的目的在于提供一種正極極片、電池、用電設(shè)備。

2、本申請(qǐng)的實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的：

3、第一方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種正極極片，正極極片包括：正極極片包括正極集流體、第一正極活性材料層及第二正極活性材料層，第二正極活性材料層位于第一正極活性材料層的背離正極集流體的一側(cè)；第一正極活性材料層包括第一正極活性材料；第一正極活性材料包括含mn元素的聚陰離子正極材料；第二正極活性材料層包括第二正極活性材料和錳離子吸附劑；第二正極活性材料包括層狀三元材料。

4、含mn元素的聚陰離子正極材料的具有更優(yōu)的循環(huán)性能；并且含mn元素的聚陰離子正極材料有利于降低電池的熱失控概率；而層狀三元材料具有更高的能量密度；上述技術(shù)方案中，通過在集流體表面形成包括含mn元素的聚陰離子正極材料的第一正極活性材料和包括層狀三元材料的第二正極活性材料；能夠協(xié)同利用含mn元素的聚陰離子正極材料和層狀三元材料的特性，提高電池綜合性能。

5、進(jìn)一步地，通過研究發(fā)現(xiàn)，含mn元素的聚陰離子正極材料存在錳溶出的現(xiàn)象，而溶出的錳會(huì)堵塞正極和負(fù)極之間的隔膜，或在負(fù)極上形成錳化合物，破壞負(fù)極sei膜，從而導(dǎo)致電池電阻上升，嚴(yán)重影響電池的循環(huán)壽命。上述技術(shù)方案中，通過將含mn元素的聚陰離子正極材料設(shè)置在靠近集流體的一層，將層狀三元材料設(shè)置在上層；使得含mn元素的聚陰離子正極材料被集流體和層狀三元材料夾在中間，并在第二正極活性材料層中設(shè)置錳離子吸附劑，當(dāng)含mn元素的聚陰離子正極材料內(nèi)的mn溶出并向外擴(kuò)散時(shí)，必然要穿過第二正極活性材料層，從而可以被第二正極活性材料層中的錳離子吸附劑吸附。

6、上述技術(shù)方案中，這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)置，一方面可以限制mn向負(fù)極擴(kuò)散，另一方面，可以將層狀三元材料作為錳離子吸附劑的載體，不必額外增加一層mn的吸附劑的載體層而影響能量密度。

7、在一些可選的實(shí)施方案中，錳離子吸附劑包括乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二鈉、乙二胺四乙酸四鈉鹽、次氨基三乙酸二鈉、1,2-環(huán)己二胺四乙酸、二乙基三胺五乙酸、羥乙基乙二胺三乙酸、檸檬酸或者酒石酸中的至少一種。

8、上述技術(shù)方案中，各個(gè)錳離子吸附劑可以有效地對(duì)錳離子進(jìn)行吸附，限制mn向負(fù)極擴(kuò)散，從而降低溶出的錳破壞負(fù)極sei膜，有利于電池的循環(huán)壽命。

9、在一些可選的實(shí)施方案中，第一正極活性材料中mn占總金屬離子的含量為f；

10、錳離子吸附劑占第一正極活性材料和第二正極活性材料總質(zhì)量的質(zhì)量比為b；

11、第一正極活性材料占第一正極活性材料和第二正極活性材料總質(zhì)量的質(zhì)量比為a；

12、其中b≥0.9％*f*a。

13、上述技術(shù)方案中，通過限定錳離子吸附劑與第一正極活性材料中mn含量滿足上述的關(guān)系，可以更好地降低第一正極活性材料中的mn溶出，更有利于改善電池循環(huán)壽命。

14、在一些可選的實(shí)施方案中，第一正極活性材料占第一正極活性材料和第二正極活性材料總質(zhì)量的質(zhì)量比為a，a為30％～70％。

15、在一些可選的實(shí)施方案中，錳離子吸附劑占第一正極活性材料和第二正極活性材料總質(zhì)量的質(zhì)量比為b；b為0.1％～0.5％。

16、在一些可選的實(shí)施方案中，第一正極活性材料中mn占總金屬離子的含量為f；f為30％～70％。

17、在一些可選的實(shí)施方案中，第一正極活性材料包括：limpo4，m包括mn和非mn元素；

18、可選地，非mn元素包括第一摻雜元素和第二摻雜元素中的一種或兩種，第一摻雜元素為錳位摻雜，第二摻雜元素為磷位摻雜；

19、可選地，第一摻雜元素包括zn、al、na、k、mg、mo、w、ti、v、zr、fe、ni、co、ga、sn、sb、nb和ge中的一種或多種元素；

20、可選地，第一摻雜元素包括fe、ti、v、ni、co和mg中的至少兩種；

21、可選地，第二摻雜元素包括b、s、si和n中的一種或多種元素；

22、可選地，第一正極活性材料包括li1+xmn1-yayp1-zrzo4，其中x為在-0.100～0.100范圍內(nèi)的任意數(shù)值，y為在0.001～0.500范圍內(nèi)的任意數(shù)值，z為在0.001～0.100范圍內(nèi)的任意數(shù)值，a包括zn、al、na、k、mg、mo、w、ti、v、zr、fe、ni、co、ga、sn、sb、nb和ge中的一種或多種元素，r包括b、s、si和n中的一種或多種元素；

23、可選地，第一正極活性材料包括liaaemn1-fbfp1-gcgo4-ndn；

24、其中，a包括zn、al、na、k、mg、nb、mo和w中的一種或多種元素；

25、b包括ti、v、zr、fe、ni、mg、co、ga、sn、sb、nb和ge中的一種或多種元素；

26、c包括b、s、si和n中的一種或多種元素；

27、d包括s、f、cl和br中的一種或多種元素；

28、a選自0.9至1.1的范圍，e選自0.001至0.1的范圍，f選自0.001至0.5的范圍，g選自0.001至0.1的范圍，n選自0.001至0.1的范圍，并且第一正極活性材料為電中性的。

29、在一些可選的實(shí)施方案中，層狀三元材料包括：lix(niacobmnc)1-dmdo2-yay，其中0≤a＜0.65、0≤b≤1、0≤c≤1、0≤d＜1、0≤y≤1、0.2≤x≤1.2；m為al、mn、mg、nb、ti、ba、b中的至少一種。

30、第二方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種電池，該電池包括前述第一方面提供的正極極片。

31、第三方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種用電設(shè)備，該用電設(shè)備包括前述第二方面提供的電池。

32、上述技術(shù)方案中，用電裝置通過設(shè)置第二方面提供的電池，具有更優(yōu)的電性能。

技術(shù)特征：

1.一種正極極片，其特征在于，所述正極極片包括正極集流體、第一正極活性材料層及第二正極活性材料層，所述第二正極活性材料層位于所述第一正極活性材料層的背離所述正極集流體的一側(cè)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極極片，其特征在于，

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的正極極片，其特征在于，

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的正極極片，其特征在于，

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的正極極片，其特征在于，

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的正極極片，其特征在于，

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的正極極片，其特征在于，

8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的正極極片，其特征在于，

9.一種電池，其特征在于，所述電池包括權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的正極極片。

10.一種用電設(shè)備，其特征在于，所述用電設(shè)備包括權(quán)利要求9所述的電池。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)涉及一種正極極片、電池、用電設(shè)備。正極極片包括正極集流體、第一正極活性材料層及第二正極活性材料層，第二正極活性材料層位于第一正極活性材料層的背離集流體的一側(cè)；第一正極活性材料包括含Mn元素的聚陰離子正極材料；第二正極活性材料層包括第二正極活性材料和錳離子吸附劑；第二正極活性材料包括層狀三元材料。含Mn元素的聚陰離子正極材料被集流體和層狀三元材料夾在中間，并在第二正極活性材料層中設(shè)置錳離子吸附劑，當(dāng)含Mn元素的聚陰離子正極材料內(nèi)的Mn溶出并向外擴(kuò)散時(shí)，必然要穿過第二正極活性材料層，從而可以限制Mn向負(fù)極擴(kuò)散。

技術(shù)研發(fā)人員：吳凱,潘堅(jiān)福,尚義博,秦一鳴,裴人杰,何建福,葉永煌
受保護(hù)的技術(shù)使用者：寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6