本发明属于锂离子电池，尤其涉及一种电池正极片及其制备方法与应用。
背景技术：
1、锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、电压高、自放电低等优点，被广泛应用于3c产品、电动汽车和储能系统等领域。规模化储能和电动车的快速发展已经对锂离子电池能量密度提出更高要求。厚电极设计在不改变基本电池化学体系时进一步提高能量密度提供了一个可行的、普遍的方法。厚电极设计方法可大幅增加活性材料负载，降低了非活性组分比率，从而提高电池能量密度，同时降低成本。然而在实际应用中，厚电极仍然面临着许多问题，如电极厚度的增加会导致正极开裂以及正极材料的脱落。随着电极厚度的增加，电子/离子电导传输距离延长，这将导致电荷传输动力学变差。
2、正极集流体是影响锂离子电池性能的重要因素之一。铝箔通常用作锂电池的正极集流体，但存在黏附力不足、润湿性差和接触电阻高等问题，尤其是高倍率充放电时，电池内阻高、放热多，降低了电池寿命。涂碳铝箔越来越多地受到动力电池的青睐。涂碳铝箔用作正极集流体可以增加正极材料的浸润性和黏附力，降低极化内阻，提高电池一致性，改善高倍率性能。目前市场上的涂碳铝箔都是使用导电碳浆涂覆在铝箔表面，形成1μm-3μm的碳涂层。然而，正如前面所述，厚电极导致电子传输距离变长，导致动力学变差，并且可能会出现正极开裂和活性材料脱落现象。
3、专利cn112928234a公开了一种锂离子电池正极电极的制备方法，通过在集流体的表面交替涂覆一层或者多层三元正极浆料和碳导电剂浆料，提高电极片的保液能力和电解液的通过能力，以改善电极片的阻抗、最终提升电芯循环性能。但是其两层或多层碳导电层未彼此连通并与正极集流体接触，极片电子传输性能提高程度存疑。另外，由于电极厚度方向自然形成的电解液浓度差，锂离子在厚电极中的传输严重受阻，尤其靠近集流体一侧，导致电化学性能不理想。
4、综上，上述方案中制备的电池正极片，均无法有效改善锂电池的电子传输性能，电池倍率性能和循环稳定性能。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种电池正极片及其制备方法与应用，旨在提高电子电导性，并增加正极片力学性能，防止开裂和脱落。
2、本发明的第一个目的是提供一种电池正极片，包括铝箔，在所述铝箔两侧依次设置的第一碳层、第一正极层、第二碳层和第二正极层；所述第二碳层覆盖住所述第一碳层和所述第一正极层，并与所述铝箔接触；
3、所述第一正极层包括第一导电剂和固态电解质；所述第二正极层包括第二导电剂；所述第一导电剂和所述第二导电剂的质量百分比为(2.2-2.8):(1.2-1.8)。
4、在本发明的一个实施例中，所述第一正极层还包括第一正极材料和第一粘结剂；所述第一正极材料、所述第一导电剂、所述固态电解质和所述第一粘结剂的质量比为(90-97):(2.2-2.8):(0.1-5):(1.5-4)；
5、所述第二正极层还包括第二正极材料和第二粘结剂；所述第二正极材料、所述第二导电剂和所述第二粘结剂的质量比为(90-97):(1.2-1.8):(1.5-4)。
6、在本发明的一个实施例中，所述第一正极材料和所述第二正极材料独立地选自锰酸锂、磷酸亚铁锂和镍钴锰中的一种或多种；所述第一导电剂和所述第二导电剂独立地选自碳纳米管、导电碳黑和石墨烯中的一种或多种；所述第一粘结剂和所述第二粘结剂独立地选自聚偏二氟乙烯、聚偏二氟乙烯/六氟丙烯共聚物和聚酰亚胺中的一种或多种。
7、在本发明的一个实施例中，所述固态电解质选自latp、llzo、lagp和llzto中的一种或多种。
8、在本发明的一个实施例中，所述第一碳层和所述第二碳层均包括碳材料、分散剂和第三粘结剂；所述第一碳层和所述第二碳层中碳材料、分散剂和第三粘结剂的质量比独立地为(1-12):(1-3):(0.5-1.5)。
9、在本发明的一个实施例中，所述第一碳层和所述第二碳层中的碳材料独立地选自碳纳米管、导电石墨和石墨烯中的一种或多种；分散剂独立地选自聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛酯、聚乙烯吡咯烷酮和羧甲基纤维素钠中的一种或多种；第三粘结剂独立地选自聚偏二氟乙烯、聚丙烯酸、聚氨酯、环氧树脂、聚酯和醇酸树脂中的一种或多种。
10、在本发明的一个实施例中，所述第一碳层的厚度为0.4μm-3μm；所述第一正极层的厚度为75μm-150μm；所述第二碳层的厚度为1μm-5μm；所述第二正极层的厚度为50μm-150μm；所述电池正极片的厚度为280μm-632μm。
11、本发明的第二个目的是提供一种所述的电池正极片的制备方法，包括以下步骤：在铝箔的两侧依次涂覆第一碳浆料、第一正极浆料、第二碳浆料和第二正极浆料，每次涂覆之后进行烘干，经压实得到所述的电池正极片；所述第二碳浆料覆盖住所述第一碳浆料和所述第一正极浆料，并与所述铝箔接触。
12、在本发明的一个实施例中，所述第一碳浆料和所述第二碳浆料的烘干温度独立地为80℃-150℃；所述第一正极浆料和所述第二正极浆料的烘干温度独立地为95℃-150℃。
13、本发明的第三个目的是提供一种锂离子电池，包括所述的电池正极片或所述的方法制备的电池正极片。
14、本发明的技术方案相比现有技术具有以下优点：
15、(1)本发明所述的电池正极片在第一正极层中引入了固态电解质，这是因为第二碳层会阻碍第一正极层的锂离子传输，可以通过在第一正极层中添加固态电解质来提高电极的锂离子传输。
16、(2)本发明所述的电池正极片在总导电剂含量不变的情况下，靠近铝箔的第一导电剂含量高，能够形成更多地导电通路，正极片电子传输电阻低，电池倍率性能和循环稳定性提升。可见，导电剂的垂直分布对电池性能有显著影响，合理设计多层结构的正极片，有利于同时提高电池的能量密度和功率密度。
17、(3)本发明所述的电池正极片通过第二碳层与铝箔的连接，形成另外的电子导路，解决了厚电极电子导通困难的难题。由于碳层对于正极材料具有较好的粘结性，这种方法也大幅降低极片开裂、活性物质脱落的概率。
18、(4)本发明所述的制备方法简单、高效。
1.一种电池正极片，其特征在于，包括铝箔，在所述铝箔两侧依次设置的第一碳层、第一正极层、第二碳层和第二正极层；所述第二碳层覆盖住所述第一碳层和所述第一正极层，并与所述铝箔接触；
2.根据权利要求1所述的电池正极片，其特征在于，所述第一正极层还包括第一正极材料和第一粘结剂；所述第一正极材料、所述第一导电剂、所述固态电解质和所述第一粘结剂的质量比为(90-97):(2.2-2.8):(0.1-5):(1.5-4)；
3.根据权利要求2所述的电池正极片，其特征在于，所述第一正极材料和所述第二正极材料独立地选自锰酸锂、磷酸亚铁锂和镍钴锰中的一种或多种；所述第一导电剂和所述第二导电剂独立地选自碳纳米管、导电碳黑和石墨烯中的一种或多种；所述第一粘结剂和所述第二粘结剂独立地选自聚偏二氟乙烯、聚偏二氟乙烯/六氟丙烯共聚物和聚酰亚胺中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的电池正极片，其特征在于，所述固态电解质选自latp、llzo、lagp和llzto中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的电池正极片，其特征在于，所述第一碳层和所述第二碳层均包括碳材料、分散剂和第三粘结剂；所述第一碳层和所述第二碳层中碳材料、分散剂和第三粘结剂的质量比独立地为(1-12):(1-3):(0.5-1.5)。
6.根据权利要求5所述的电池正极片，其特征在于，所述第一碳层和所述第二碳层中的碳材料独立地选自碳纳米管、导电石墨和石墨烯中的一种或多种；分散剂独立地选自聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛酯、聚乙烯吡咯烷酮和羧甲基纤维素钠中的一种或多种；第三粘结剂独立地选自聚偏二氟乙烯、聚丙烯酸、聚氨酯、环氧树脂、聚酯和醇酸树脂中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的电池正极片，其特征在于，所述第一碳层的厚度为0.4μm-3μm；所述第一正极层的厚度为75μm-150μm；所述第二碳层的厚度为1μm-5μm；所述第二正极层的厚度为50μm-150μm；所述电池正极片的厚度为280μm-632μm。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的电池正极片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在铝箔的两侧依次涂覆第一碳浆料、第一正极浆料、第二碳浆料和第二正极浆料，每次涂覆之后进行烘干，经压实得到所述的电池正极片；所述第二碳浆料覆盖住所述第一碳浆料和所述第一正极浆料，并与所述铝箔接触。
9.根据权利要求8所述的电池正极片的制备方法，其特征在于，所述第一碳浆料和所述第二碳浆料的烘干温度独立地为80℃-150℃；所述第一正极浆料和所述第二正极浆料的烘干温度独立地为95℃-150℃。
10.一种锂离子电池，其特征在于：包括如权利要求1-7中任一项所述的电池正极片或权利要求8-9中任一项所述的方法制备的电池正极片。
