[發明專利]電極活性材料及其制備方法和鋰離子二次電池電極

有效

• 申請號: 200610111979.5
• 申請日: 2006-08-30
• 公開（公告）號: CN101136471A
• 公開（公告）日: 2008-03-05
• 發明（設計）人: 肖峰;李仲
• 申請（專利權）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/62;H01M4/04;H01M4/02
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司
• 代理人: 王鳳桐;程榮逵

技術領域

本發明是關于一種鋰離子二次電池電極活性材料及其制備方法和含有該材料的鋰離子二次電池電極。

背景技術

鋰離子二次電池是近年來發展迅速的一種高能量電池，與傳統電池如Ni-MH電池、Ni-Cd電池及鉛酸電池相比，鋰離子二次電池具有更高的工作電壓和更高的能量密度等無以比擬的特點。實際上，鋰離子二次電池以其卓越的電化學性能占據了便攜式能源30％以上的市場，成為國內外研究開發應用的熱點。此外，隨著材料科技的進步和電池設計技術的改進，鋰離子二次電池的應用范圍可望從信息產業進一步拓展到交通方面(例如電動汽車等領域)。這也對鋰離子二次電池的使用壽命、放電倍率以及使用安全性等性能提出了更高的要求。

鋰離子二次電池的制造工藝復雜，并且由于有機電解液的參與使鋰離子二次電池有起火和爆炸的危險，所以在鋰離子二次電池的制造和研發過程中，鋰離子二次電池的安全性能一直是業界關注的焦點。

為了解決鋰離子二次電池的安全性問題，人們做了很多努力。例如在鋰離子二次電池的基礎上增加保護電路來限制電池的過充，但這種做法造價較高，而且對電池針刺、短路、撞擊時的安全性起不到任何保護作用，同時也不利于提高鋰離子二次電池的體容量。

另外，人們也嘗試向電解液中添加添加劑例如有機金屬化合物來提高電池的安全性，具體的，該方法是通過在電解液中添加有機金屬化合物添加劑。由于電池在短路或長時間過充時會產生大量的熱，在這些熱的作用下，該添加劑能使電解液中的電解質分解，分解后的電解質會發生聚合，從而在陰極表面上形成絕緣膜，該絕緣膜進一步與有機金屬化合物添加劑反應以改進電池的熱穩定性，從而改進電池的安全性。但由于在電解液中加入添加劑往往會降低電解液的離子導電能力，粘度會增加，導致電解液的電傳導能力下降，從而破壞電池正常工作時的性能。

針對上述情況，又開發了一種在電池外部帶有具有正溫度系數(PTC)效應的電阻的鋰離子二次電池，當電池的內壓和溫度上升達到設定值時，正溫度系數的電阻就會切斷充電電流，從而防止電池內部過熱。但是如果化學反應的速率較快時，電池內部的熱量不能及時傳到電池外部，此時外置的PTC電阻就不能及時響應。為此，CN?1585157A提出了具有正溫度系數(PTC)效應的鋰離子二次電池電極，該電極包括傳導電流的集流體、電極材料層以及位于集流體和電極材料層之間的具有正溫度系數效應的電阻層，所述具有正溫度系數的電阻層主要由5-50重量％的導電微粒、20-45重量％的環氧樹脂和20-40重量％的固化劑組成。該電極通過在電極材料和集流體之間設置一層具有正溫度系數特性的電阻層，使電極材料在溫度劇烈升高的時候，電阻急劇增高進而中斷電流避免起火和爆炸，以實現電池對過充、受熱和短路做出響應、防止電池爆炸或起火。但是由于所引入的電阻層與集流體之間以及電阻層與活性材料層之間的結合不好，致使這種電極的電極材料容易脫落，造成電池的整體性能變差。

US?20010041285A1公開了一種電極及其制備方法，該方法包括將電極活性物質基體、具有正溫度系數效應的導電材料和粘合劑分散在溶劑中，得到電極材料漿料，然后將所得電極材料漿料負載在集流體上，在80℃下烘干即得電極。其中，所述具有正溫度系數效應的導電材料為鈦酸鋇、嵌有Sr、Pb等的鈦酸鋇復合物或者玻璃化溫度不高于150℃的導電性聚合物如摻有炭黑的聚乙烯，所述溶劑為制備鋰離子二次電池的常規溶劑N-甲基吡咯烷酮(NMP)。