權(quán)利要求
1.一種正極片，其特征在于，所述正極片包括：
正極集流體;
第一活性物質(zhì)層，所述第一活性物質(zhì)層設(shè)置于所述正極集流體厚度方向的至少一個表面上;所述第一活性物質(zhì)層包括第一活性物質(zhì)、第一導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑，所述第一活性物質(zhì)為含鉀的活性物質(zhì);
第二活性物質(zhì)層，所述第二活性物質(zhì)層設(shè)置于所述第一活性物質(zhì)層遠(yuǎn)離正極集流體的表面上;所述第二活性物質(zhì)層包括第二活性物質(zhì)、第二導(dǎo)電劑和聚合物，所述第二活性物質(zhì)為含鋰的活性物質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極片，其特征在于，所述聚合物包括聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極片，其特征在于，所述第一活性物質(zhì)的化學(xué)通式為KNiwFevMnmO2，其中，0
優(yōu)選的，所述第二活性物質(zhì)的化學(xué)通式為LiNixCoyMnzO2，其中，0
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極片，其特征在于，所述第一活性物質(zhì)與所述第二活性物質(zhì)的摩爾比為(1~11):1;
優(yōu)選的，所述第二活性物質(zhì)與所述聚合物的摩爾比為(200~1250):1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極片，其特征在于，所述第一活性物質(zhì)層中的第一活性物質(zhì)、第一導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑的質(zhì)量比例為(5～10):1:(0.05～0.07);
優(yōu)選的，所述第二活性物質(zhì)層中的第二活性物質(zhì)、第二導(dǎo)電劑、聚合物的質(zhì)量比例為(4～8):1:(5～20)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極片，其特征在于，所述第一活性物質(zhì)層的厚度為0.1～2mm;
優(yōu)選的，所述第二活性物質(zhì)層的厚度為0.1～2 mm;
優(yōu)選的，所述第一活性物質(zhì)層在正極集流體厚度方向上的第一投影與所述第二活性物質(zhì)層在正極集流體厚度方向上的第二投影重合，且所述第一投影的面積與所述第二投影的面積相等。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極片，其特征在于，所述第一導(dǎo)電劑和第二導(dǎo)電劑獨立的包括導(dǎo)電炭黑、乙炔黑、
石墨烯、導(dǎo)電石墨、導(dǎo)電碳管、導(dǎo)電
碳纖維中的至少一種;
優(yōu)選的，所述粘結(jié)劑包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、羧甲基纖維素鈉中的至少一種。
8.權(quán)利要求1至7中任一項所述正極片的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
S1，將第一活性物質(zhì)、第一導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑、第一溶劑混合均勻，得到漿料A;
將第二活性物質(zhì)、第二導(dǎo)電劑、第二溶劑混合均勻，得到漿料B1;將聚合物、第三溶劑混合，經(jīng)加熱攪拌，得到聚合物溶液;將漿料B1和聚合物溶液混合均勻，得到漿料B2;
S2，將漿料A涂覆于正極集流體表面，經(jīng)第一烘干，得到復(fù)合有第一活性物質(zhì)層的極片;
將漿料B2涂覆于所述復(fù)合有第一活性物質(zhì)層的極片表面，經(jīng)第二烘干、輥壓、第三烘干，得到正極片。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述第一烘干的溫度為80～120℃，所述第一烘干的時間為1～3h;
優(yōu)選的，所述第二烘干的溫度為80～120℃，所述第二烘干的時間為1～3h;
優(yōu)選的，所述第三烘干的溫度為80～120℃，所述第三烘干的時間為20～30h。
10.一種混合離子電池，其特征在于，所述混合離子電池包括權(quán)利要求1至7中任一項所述正極片，和/或由權(quán)利要求8至9中任一項所述制備方法制得的正極片。
說明書
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本申請涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及正極片及其制備方法和混合離子電池。
背景技術(shù)
[0002]鉀和鋰具有相似的標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位，但是鉀在地殼中具有豐富的儲存量(1.5wt%)，這導(dǎo)致
鉀離子電池具有低的成本。同時，鉀離子在電解質(zhì)中具有快速的離子傳輸動力學(xué)，使得鉀離子電池具有優(yōu)越的前景，因而鉀離子電池得以快速發(fā)展。目前可用于鉀離子電池的
正極材料主要分為聚陰離子類、普魯士藍(lán)類、有機類正極材料及層狀過渡金屬氧化物正極材料。層狀過渡金屬氧化物(AxMO2，A=K，M=V、Mn、Fe、Ni、Cr、Co等及其組合)由于其框架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、合成方法簡單、輸出電壓高、商業(yè)化可行性高而被廣泛應(yīng)用。
[0003]當(dāng)前鉀離子電池在能量密度和循環(huán)壽命方面仍然面臨重大挑戰(zhàn)，包括窄電壓窗口、電極溶解、腐蝕和意想不到的副產(chǎn)物。這些基本問題可能導(dǎo)致不可逆的容量損失、循環(huán)穩(wěn)定性差和短路，嚴(yán)重限制了K+的有效存儲。因此需要進(jìn)一步提高其循環(huán)性能和能量密度以滿足實際需求。通常提高能量密度的手段主要有提高電壓及容量，由于鉀離子電池正極的層狀氧化物空氣穩(wěn)定性差，在循環(huán)過程中易發(fā)生材料表面破碎，與電解液接觸后發(fā)生副反應(yīng)，消耗活性鉀，進(jìn)而導(dǎo)致循環(huán)變差，進(jìn)一步限制了其應(yīng)用。例如，CN113675394A公開了一種鉀離子電池正極片，該正極片包括鋁箔，以及涂覆在鋁箔上的活性物質(zhì)層，活性物質(zhì)層包括活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑，活性物質(zhì)的分子式為：KxMnyCu1-y-zSbzO2(KMCSO)，x、y、z分別為原子數(shù)，由于該正極片無法避免材料在使用過程中被空氣腐蝕，因而存在一定的弊端。
發(fā)明內(nèi)容
[0004]有鑒于此，本發(fā)明提供了正極片及其制備方法和混合離子電池。該正極片可有效避免被空氣腐蝕，兼具高能量密度和循環(huán)性能好的特點。
[0005]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：
第一方面，本發(fā)明提供了一種正極片，該正極片包括：
正極集流體;
第一活性物質(zhì)層，第一活性物質(zhì)層設(shè)置于正極集流體厚度方向的至少一個表面上;第一活性物質(zhì)層包括第一活性物質(zhì)、第一導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑，第一活性物質(zhì)為含鉀的活性物質(zhì);
第二活性物質(zhì)層，第二活性物質(zhì)層設(shè)置于第一活性物質(zhì)層遠(yuǎn)離正極集流體的表面上;第二活性物質(zhì)層包括第二活性物質(zhì)、第二導(dǎo)電劑和聚合物，第二活性物質(zhì)為含鋰的活性物質(zhì)。
[0006]在本發(fā)明實施方式中，聚合物包括聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一種。
[0007]在本發(fā)明實施方式中，第一活性物質(zhì)的化學(xué)通式為KNiwFevMnmO2，其中，0
[0008]在本發(fā)明實施方式中，第二活性物質(zhì)的化學(xué)通式為LiNixCoyMnzO2，其中，0
[0009]作為優(yōu)選，第一活性物質(zhì)與第二活性物質(zhì)的摩爾比為(1~11):1。
[0010]作為優(yōu)選，第二活性物質(zhì)與聚合物的摩爾比為(200~1250):1。
[0011]作為優(yōu)選，第一活性物質(zhì)層中的第一活性物質(zhì)、第一導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑的質(zhì)量比例為(5～10):1:(0.05～0.07)。
[0012]作為優(yōu)選，第二活性物質(zhì)層中的第二活性物質(zhì)、第二導(dǎo)電劑、聚合物的質(zhì)量比例為(4～8):1:(5～20)。
[0013]作為優(yōu)選，第一活性物質(zhì)層的厚度為0.1～2 mm。
[0014]作為優(yōu)選，第二活性物質(zhì)層的厚度為0.1～2 mm。
[0015]在本發(fā)明實施方式中，第一活性物質(zhì)層在正極集流體厚度方向上的第一投影與第二活性物質(zhì)層在正極集流體厚度方向上的第二投影重合，且第一投影的面積與第二投影的面積相等。
[0016]在本發(fā)明實施方式中，第一導(dǎo)電劑和第二導(dǎo)電劑獨立的包括導(dǎo)電炭黑、乙炔黑、石墨烯、導(dǎo)電石墨、導(dǎo)電碳管、導(dǎo)電碳纖維中的至少一種。
[0017]在本發(fā)明實施方式中，粘結(jié)劑包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、羧甲基纖維素鈉中的至少一種。
[0018]第二方面，本發(fā)明提供了上述正極片的制備方法，包括如下步驟：
S1，將第一活性物質(zhì)、第一導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑、第一溶劑混合均勻，得到漿料A;
將第二活性物質(zhì)、第二導(dǎo)電劑、第二溶劑混合均勻，得到漿料B1;將聚合物、第三溶劑混合，經(jīng)加熱攪拌，得到聚合物溶液;將漿料B1和聚合物溶液混合均勻，得到漿料B2;
S2，將漿料A涂覆于正極集流體表面，經(jīng)第一烘干，得到復(fù)合有第一活性物質(zhì)層的極片;
將漿料B2涂覆于復(fù)合有第一活性物質(zhì)層的極片表面，經(jīng)第二烘干、輥壓、第三烘干，得到正極片。
[0019]作為優(yōu)選，第一烘干的溫度為80～120℃，第一烘干的時間為1～3h。
[0020]作為優(yōu)選，第二烘干的溫度為80～120℃，第二烘干的時間為1～3h。
[0021]作為優(yōu)選，第三烘干的溫度為80～120℃，第三烘干的時間為20～30h。
[0022]第三方面，本發(fā)明提供了一種混合離子電池，該混合離子電池包括上述正極片，和/或由上述制備方法制得的正極片。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果為：
(1)本發(fā)明正極片在含鉀的活性物質(zhì)層表面設(shè)置了包括含鋰的活性物質(zhì)和聚合物的第二活性物質(zhì)層。其中，由于聚合物的存在，一方面可避免含鉀的正極活性物質(zhì)被空氣腐蝕，避免容量損失，另一方面還可有效避免循環(huán)過程中電解液溶劑與破碎的正極接觸，避免了副反應(yīng)的發(fā)生，循環(huán)性能得以提升;同時由于含鋰的活性物質(zhì)的存在，鋰鉀離子發(fā)生協(xié)同效應(yīng)，在改善循環(huán)性能的同時，還可提高能量密度。因此，本發(fā)明正極片有效的改善了傳統(tǒng)鉀離子
電池材料易被空氣腐蝕、進(jìn)而損失活性鉀、容量及循環(huán)表現(xiàn)差的問題，兼具高能量密度和循環(huán)性能好的特點。
[0024](2)與其它在材料層級摻雜鋰元素、以及在勻漿或涂布過程進(jìn)行多步驟摻混相比，本發(fā)明制備方法由于在勻漿過程將聚合物和含鋰的活性物質(zhì)混合，因而簡化了涂布工藝，提高了可制造性，制備方法更簡單高效。同時，由于聚合物具備粘結(jié)劑的作用，所以第二活性物質(zhì)層中無需額外添加粘結(jié)劑。
附圖說明
[0025]圖1為本發(fā)明正極片的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，1示集流體，2示第一活性物質(zhì)層，3示第二活性物質(zhì)層。
具體實施方式
[0026]本發(fā)明公開了正極片及其制備方法和混合離子電池，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以借鑒本文內(nèi)容，適當(dāng)改進(jìn)工藝參數(shù)實現(xiàn)。特別需要指出的是，所有類似的替換和改動對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的，它們都被視為包括在本發(fā)明。本發(fā)明的方法及應(yīng)用已經(jīng)通過較佳實施例進(jìn)行了描述，相關(guān)人員明顯能在不脫離本發(fā)明內(nèi)容、精神和范圍內(nèi)對本文所述的方法和應(yīng)用進(jìn)行改動或適當(dāng)變更與組合，來實現(xiàn)和應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)。
[0027]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而并非指示或暗示相對重要性。
[0028]在本發(fā)明的描述中，術(shù)語“中的至少一種”或其他相似術(shù)語所連接的項目的列表可意味著所列項目的任何組合。例如，如果列出項目A、B，那么短語“A、B中的至少一種”意味著僅A;僅B;或A及B。在另一實例中，如果列出項目A、B、C，那么短語“A、B、C中的至少一者”意味著僅A;或僅B;僅C;A及B (排除C);A及C (排除B);B及C (排除A);或A、B及C的全部。項目A可包含單個元件或多個元件。項目B可包含單個元件或多個元件。項目C可包含單個元件或多個元件。
[0029]在本文中所披露的范圍的端點和任何值都不限于該精確的范圍或值，這些范圍或值應(yīng)當(dāng)理解為包含接近這些范圍或值的值。對于數(shù)值范圍來說，各個范圍的端點值之間、各個范圍的端點值或單獨的點值之間，以及單獨的點值之間可以彼此組合而得到一個或多個新的數(shù)值范圍，這些數(shù)值范圍應(yīng)被視為在本文中具體公開。
[0030]如果沒有特別的說明，本申請的所有實施方式以及可選實施方式可以相互組合形成新的技術(shù)方案。
[0031]如果沒有特別的說明，本申請的所有技術(shù)特征以及可選技術(shù)特征可以相互組合形成新的技術(shù)方案。
[0032]如果沒有特別的說明，本申請所提到的“包括”和“包含”表示開放式，也可以是封閉式。例如，所述“包括”和“包含”可以表示還可以包括或包含沒有列出的其他組分，也可以僅包括或包含列出的組分。
[0033]具體的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：
第一方面，本發(fā)明提供了一種正極片，該正極片包括：
正極集流體;
第一活性物質(zhì)層，第一活性物質(zhì)層設(shè)置于正極集流體厚度方向的至少一個表面上;第一活性物質(zhì)層包括第一活性物質(zhì)、第一導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑，第一活性物質(zhì)為含鉀的活性物質(zhì);
第二活性物質(zhì)層，第二活性物質(zhì)層設(shè)置于第一活性物質(zhì)層遠(yuǎn)離正極集流體的表面上;第二活性物質(zhì)層包括第二活性物質(zhì)、第二導(dǎo)電劑和聚合物，第二活性物質(zhì)為含鋰的活性物質(zhì)。
[0034]在本發(fā)明實施方式中，聚合物包括聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)中的至少一種。
[0035]作為優(yōu)選，聚合物的分子量為1萬～200萬。示例性的，聚合物的分子量為1萬、5萬、7.5萬、10萬、20萬、30萬、40萬、50萬、60萬、70萬、80萬、90萬、100萬、150萬、200萬中的任一數(shù)值或上述任意兩兩數(shù)值組成的范圍值內(nèi)的任一數(shù)值。
[0036]在本發(fā)明實施方式中，第一活性物質(zhì)的化學(xué)通式為KNiwFevMnmO2，其中，0
[0037]在本發(fā)明實施方式中，第二活性物質(zhì)的化學(xué)通式為LiNixCoyMnzO2，其中，0
[0038]作為優(yōu)選，第一活性物質(zhì)與第二活性物質(zhì)的摩爾比為(1~11):1。示例性的，第一活性物質(zhì)與第二活性物質(zhì)的摩爾比為1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1、11:1中的任一數(shù)值或上述任意兩兩數(shù)值組成的范圍值內(nèi)的任一數(shù)值。
[0039]作為優(yōu)選，第二活性物質(zhì)與聚合物的摩爾比為(200~1250):1。示例性的，第二活性物質(zhì)與聚合物的摩爾比為200:1、250:1、300:1、400:1、450:1、500:1、600:1、700:1、750:1、800:1、900:1、1000:1、1100:1、1200:1、1250:1中的任一數(shù)值或上述任意兩兩數(shù)值組成的范圍值內(nèi)的任一數(shù)值。
[0040]作為優(yōu)選，第一活性物質(zhì)層中的第一活性物質(zhì)、第一導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑的質(zhì)量比例為(5～10):1:(0.05～0.07)。示例性的，第一活性物質(zhì)層中的第一活性物質(zhì)、第一導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑的質(zhì)量比例為9.8:1:0.06、5:1:0.06、5.3:1:0.06、5:1:0.07、10:1:0.05中的任一數(shù)值或上述任意兩兩數(shù)值組成的范圍值內(nèi)的任一數(shù)值。
[0041]作為優(yōu)選，第二活性物質(zhì)層中的第二活性物質(zhì)、第二導(dǎo)電劑、聚合物的質(zhì)量比例為(4～8):1:(5～20)。示例性的，第二活性物質(zhì)層中的第二活性物質(zhì)、第二導(dǎo)電劑、聚合物的質(zhì)量比例為4.8:1:20、4.9:1:9.4、4.7:1:5.5、6.8:1:6、7.2:1:5、6.7:1:20、4:1:20、8:1:5中的任一數(shù)值或上述任意兩兩數(shù)值組成的范圍值內(nèi)的任一數(shù)值。
[0042]作為優(yōu)選，第一活性物質(zhì)層的厚度為0.1～2 mm。示例性的，第一活性物質(zhì)層的厚度為0.1 mm、0.2 mm、0.4 mm、0.6 mm、0.8 mm、1.0 mm、1.2 mm、1.4 mm、1.6 mm、1.8 mm、2mm中的任一數(shù)值或上述任意兩兩數(shù)值組成的范圍值內(nèi)的任一數(shù)值。
[0043]作為優(yōu)選，第二活性物質(zhì)層的厚度為0.1～2 mm。示例性的，第二活性物質(zhì)層的厚度為0.1 mm、0.2 mm、0.4 mm、0.6 mm、0.8 mm、1.0 mm、1.2 mm、1.4 mm、1.6 mm、1.8 mm、2mm中的任一數(shù)值或上述任意兩兩數(shù)值組成的范圍值內(nèi)的任一數(shù)值。
[0044]在本發(fā)明實施方式中，第一活性物質(zhì)層在正極集流體厚度方向上的第一投影與第二活性物質(zhì)層在正極集流體厚度方向上的第二投影重合，且第一投影的面積與第二投影的面積相等。
[0045]在本發(fā)明實施方式中，第一導(dǎo)電劑和第二導(dǎo)電劑獨立的包括導(dǎo)電炭黑、乙炔黑、石墨烯、導(dǎo)電石墨、導(dǎo)電碳管、導(dǎo)電碳纖維中的至少一種。
[0046]在本發(fā)明實施方式中，粘結(jié)劑包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、羧甲基纖維素鈉中的至少一種。
[0047]第二方面，本發(fā)明提供了上述正極片的制備方法，包括如下步驟：
S1，將第一活性物質(zhì)、第一導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑、第一溶劑混合均勻，得到漿料A;
將第二活性物質(zhì)、第二導(dǎo)電劑、第二溶劑混合均勻，得到漿料B1;將聚合物、第三溶劑混合，經(jīng)加熱攪拌，得到聚合物溶液;將漿料B1和聚合物溶液混合均勻，得到漿料B2;
S2，將漿料A涂覆于正極集流體表面，經(jīng)第一烘干，得到復(fù)合有第一活性物質(zhì)層的極片;
將漿料B2涂覆于復(fù)合有第一活性物質(zhì)層的極片表面，經(jīng)第二烘干、輥壓、第三烘干，得到正極片。
[0048]在本發(fā)明實施方式中，第一溶劑和第二溶劑獨立的為有機溶劑，例如N–甲基吡咯烷酮(NMP)。
[0049]在本發(fā)明實施方式中，第三溶劑為水。
[0050]在本發(fā)明實施方式中，漿料A和漿料B1的固含量均為常規(guī)固含量，例如為40%～80%，本發(fā)明在此不做具體限定。
[0051]在本發(fā)明實施方式中，以g/mL計，聚合物與第三溶劑的質(zhì)量體積比為(1～5)：100。示例性的，聚合物與第三溶劑的質(zhì)量體積比為1：100、1：50、3：100、1：25、1：20中的任一數(shù)值或上述任意兩兩數(shù)值組成的范圍值內(nèi)的任一數(shù)值。
[0052]作為優(yōu)選，步驟S1中的加熱攪拌的溫度為80~98℃，時間為1~2h。加熱攪拌為常規(guī)技術(shù)，本發(fā)明在此不做具體限定。
[0053]作為優(yōu)選，將漿料B1和聚合物溶液混合均勻具體為：待聚合物溶液降溫至40~50℃后，逐滴加入漿料B1中，攪拌均勻。
[0054]作為優(yōu)選，第一烘干的溫度為80～120℃，第一烘干的時間為1～3h。示例性的，第一烘干的溫度為80℃、90℃、100℃、110℃、120℃中的任一數(shù)值或上述任意兩兩數(shù)值組成的范圍值內(nèi)的任一數(shù)值，第一烘干的時間為1 h、1.5 h、2 h、2.5 h、3 h中的任一數(shù)值或上述任意兩兩數(shù)值組成的范圍值內(nèi)的任一數(shù)值。
[0055]作為優(yōu)選，第二烘干的溫度為80～120℃，第二烘干的時間為1～3h。示例性的，第二烘干的溫度為80℃、90℃、100℃、110℃、120℃中的任一數(shù)值或上述任意兩兩數(shù)值組成的范圍值內(nèi)的任一數(shù)值，第二烘干的時間為1 h、1.5 h、2 h、2.5 h、3 h中的任一數(shù)值或上述任意兩兩數(shù)值組成的范圍值內(nèi)的任一數(shù)值。
[0056]作為優(yōu)選，第三烘干的溫度為80～120℃，第三烘干的時間為20～30h。示例性的，第三烘干的溫度為80℃、90℃、100℃、110℃、120℃中的任一數(shù)值或上述任意兩兩數(shù)值組成的范圍值內(nèi)的任一數(shù)值，第三烘干的時間為20 h、21 h、22 h、23 h、24 h、25 h、26 h、27 h、28 h、29 h、30 h中的任一數(shù)值或上述任意兩兩數(shù)值組成的范圍值內(nèi)的任一數(shù)值。
[0057]第三方面，本發(fā)明提供了一種混合離子電池，該混合離子電池包括上述正極片，和/或由上述制備方法制得的正極片。
[0058]在本發(fā)明實施方式中，電池結(jié)構(gòu)包括但不限于扣式電池、軟包電池、圓柱電池等等。
[0059]本申請對電池中負(fù)極片、隔膜、電解液沒有特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要選擇，只要能夠?qū)崿F(xiàn)本申請目的即可。
[0060]本發(fā)明中所用試劑、儀器或材料等均可通過商業(yè)渠道獲得。
[0061]下面結(jié)合實施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明：
實施例1：
(1)將11.72g活性物質(zhì)(KNi0.33Fe0.33Mn0.33O2，0.09mol)、1.2g導(dǎo)電劑炭黑(Super-P)和0.07g粘結(jié)劑聚偏氟乙烯(PVDF)均勻分散于溶劑N-甲基吡咯烷酮(NMP)中混合，制成漿料A。
[0062]其中，漿料A中，活性物質(zhì)(KNi0.33Fe0.33Mn0.33O2)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑的質(zhì)量比為9.8:1:0.06。
[0063](2)將0.72g活性物質(zhì)(LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2，0.008mol)、0.15g導(dǎo)電劑炭黑(Super-P)按均勻分散于溶劑N-甲基吡咯烷酮(NMP)中混合，制成漿料B1;將3g PVA(0.00004mol)溶于100mL去離子水中，98℃下攪拌2h至澄清后，降溫至45℃，持續(xù)攪拌下逐滴加入漿料B1，持續(xù)攪拌15min，得到漿料B2。
[0064]其中，漿料B2中，活性物質(zhì)(LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2)、導(dǎo)電劑、PVA的質(zhì)量比為4.8：1：20;
活性物質(zhì)(KNi0.33Fe0.33Mn0.33O2)與活性物質(zhì)(LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2)的摩爾比為11：1;
活性物質(zhì)(LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2)與PVA的摩爾比為200：1。
[0065](3)將漿料A均勻涂布于鋁箔集流體上，并對涂層進(jìn)行烘干，烘干溫度為100℃，烘干時間為2h，漿料A的涂層厚度為0.1mm。
[0066](4)將漿料B2均勻涂布于步驟(3)所得到的涂層上，并對涂層進(jìn)行烘干，烘干溫度為100℃，烘干時間為2h，漿料B2的涂層厚度為0.1 mm。將涂層輥壓后，得到復(fù)合極片，80℃下于真空干燥箱中烘烤24h，得到正極片，結(jié)構(gòu)如圖1所示。
[0067](5)制備混合離子電池：
用裁片機將正極片裁剪成12mm圓形正極片。以直徑14 mm、厚度為0.2mm的鉀金屬片為負(fù)極，0.1mol/L高氯酸鉀/碳酸乙烯酯/碳酸二甲酯溶液為電解質(zhì)(碳酸乙烯酯與碳酸二甲酯的體積比為1：1)，直徑16mm的WhatmanGF/F玻璃纖維為隔膜，在高純氬填充的手套箱內(nèi)組裝得到CR2032扣式電池。
[0068]實施例2：
本實施例與實施例1唯一不同之處在于：漿料B1活性物質(zhì)(LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2)添加量為1.58g(0.018 mol)，導(dǎo)電劑炭黑(Super-P)添加量為0.32g;
其中，漿料B2中，活性物質(zhì)(LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2)、導(dǎo)電劑、PVA的質(zhì)量比為4.9：1：9.4;
活性物質(zhì)(KNi0.33Fe0.33Mn0.33O2)與活性物質(zhì)(LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2)的摩爾比為5：1;
活性物質(zhì)(LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2)與PVA的摩爾比為450：1。
[0069]實施例3：
本實施例與實施例1唯一不同之處在于：漿料B1活性物質(zhì)(LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2)添加量為2.6g(0.03 mol)，導(dǎo)電劑炭黑(Super-P)添加量為0.55g;
其中，漿料B2中，活性物質(zhì)(LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2)、導(dǎo)電劑、PVA的質(zhì)量比為4.7：1：5.5;
活性物質(zhì)(KNi0.33Fe0.33Mn0.33O2)與活性物質(zhì)(LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2)的摩爾比為3：1;
活性物質(zhì)(LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2)與PVA的摩爾比為750：1。
[0070]實施例4：
本實施例與實施例1唯一不同之處在于：漿料B1活性物質(zhì)(LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2)添加量為3.4g(0.04 mol)，導(dǎo)電劑炭黑(Super-P)添加量為0.5g;
其中，漿料B2中，活性物質(zhì)(LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2)、導(dǎo)電劑、PVA的質(zhì)量比為6.8：1：6;
活性物質(zhì)(KNi0.33Fe0.33Mn0.33O2)與活性物質(zhì)(LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2)的摩爾比為2.3：1;
活性物質(zhì)(LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2)與PVA的摩爾比為1000：1。
[0071]實施例5：
本實施例與實施例1唯一不同之處在于：漿料B1活性物質(zhì)(LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2)添加量為4.3g(0.05 mol)，導(dǎo)電劑炭黑(Super-P)添加量為0.6g;
其中，漿料B2中，活性物質(zhì)(LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2)、導(dǎo)電劑、PVA的質(zhì)量比為7.2：1：5;
活性物質(zhì)(KNi0.33Fe0.33Mn0.33O2)與活性物質(zhì)(LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2)的摩爾比為1.8：1;
活性物質(zhì)(LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2)與PVA的摩爾比為1250：1。
[0072]實施例6：
本實施例與實施例1唯一不同之處在于：漿料B1活性物質(zhì)采用LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2，其添加量為1g(0.02 mol);
其中，漿料B2中，活性物質(zhì)(LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2)、導(dǎo)電劑、PVA的質(zhì)量比為6.7：1：20;
活性物質(zhì)(KNi0.33Fe0.33Mn0.33O2)與活性物質(zhì)(LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2)的摩爾比為4.5：1;
活性物質(zhì)(LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2)與PVA的摩爾比為500：1。
[0073]實施例7：
本實施例與實施例1唯一不同之處在于：漿料A活性物質(zhì)采用KNi0.3Fe0.3Mn0.4O2，其添加量為5.87g(0.05 mol);
漿料A中，活性物質(zhì)(KNi0.3Fe0.3Mn0.4O2)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑的質(zhì)量比為5:1:0.06;
活性物質(zhì)(KNi0.3Fe0.3Mn0.4O2)與活性物質(zhì)(LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2)的摩爾比為6.3：1。
[0074]實施例8：
本實施例與實施例1唯一不同之處在于：漿料A活性物質(zhì)采用KNi0.2Fe0.6Mn0.2O2，其添加量為6.4g(0.05 mol);
漿料A中，活性物質(zhì)(KNi0.2Fe0.6Mn0.2O2)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑的質(zhì)量比為5.3:1:0.06;
活性物質(zhì)(KNi0.2Fe0.6Mn0.2O2)與活性物質(zhì)(LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2)的摩爾比為6.3：1。
[0075]實施例9：
本實施例與實施例1唯一不同之處在于：將步驟(2)中的聚合物PVA替換為聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。
[0076]對比例1：
(1)將7.5g 活性物質(zhì)(KNi0.33Fe0.33Mn0.33O2)、1.5g 導(dǎo)電劑炭黑(Super-P)和0.07g粘結(jié)劑聚偏氟乙烯(PVDF)均勻分散于溶劑N-甲基吡咯烷酮(NMP)中混合，制成漿料A。
[0077](2)將漿料A均勻涂布于步驟(2)所得到的涂層上，并對涂層進(jìn)行烘干，烘干溫度為80℃，烘干時間為2h。將涂層輥壓后，得到復(fù)合極片，80℃下于真空干燥箱中烘烤24h，得到正極片。
[0078](3)制備混合離子電池：
用裁片機將正極片裁剪成12mm圓形正極片。以直徑14 mm、厚度為0.2mm的鉀金屬片為負(fù)極，0.1mol/L高氯酸鉀/碳酸乙烯酯/碳酸二甲酯溶液為電解質(zhì)(碳酸乙烯酯與碳酸二甲酯的體積比為1：1)，直徑16mm的WhatmanGF/F玻璃纖維為隔膜，在高純氬填充的手套箱內(nèi)組裝得到CR2032扣式電池。
[0079]性能測試
使用恒流充放電模式，在0.1C的電流密度下進(jìn)行充放電測試。測試項目包括：
(1)0.1C首圈放電容量：
首圈放電容量測試：將混合離子電池在25℃靜置30min，0.1C恒流充電至4V，再恒壓充電至0.05C，再0.1C恒流放電1.5V，記錄此時放電容量為第1圈放電容量。
[0080](2)1 C 100圈容量保持率：
循環(huán)性能測試：將混合離子電池在25℃靜置30min，1C恒流充電至4V，再恒壓充電至0.05C，再1C恒流放電1.5V，記錄此時放電容量為第1圈放電容量，靜置10min，記錄循環(huán)至第100圈時混合離子電池的容量。
[0081]測試結(jié)果如下表1所示。
[0082]表1
從表1數(shù)據(jù)可看出，相較于對比例1，本發(fā)明實施例1-9所制備的正極片在充放電過程中具有更優(yōu)異的放電容量及容量保持率。其中，相較而言，實施例5制得的正極片的電性能更優(yōu)。
[0083]綜上，本發(fā)明所制得的正極片，可明顯改善傳統(tǒng)鉀離子電池的容量發(fā)揮以及循環(huán)性能。
[0084]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
說明書附圖(1)
聲明：
“正極片及其制備方法和混合離子電池” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究，如用于商業(yè)用途，請聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)
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編輯：中冶有色技術(shù)網(wǎng)
來源：江蘇正力新能電池技術(shù)股份有限公司
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2024年12月27日 ~ 29日 
