[發(fā)明專利]一種鋰離子電池的正極及由其組成的電池

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610365563.X
• 申請(qǐng)日: 2016-05-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106601988A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 薛建軍;陳家輝;崔燕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣州鵬輝能源科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/13
• 分類號(hào): H01M4/13;H01M10/0525;H01M10/42
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司44102
• 代理人: 陳衛(wèi)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池領(lǐng)域，更具體地，涉及一種鋰離子電池的正極及由其組成的電池。

背景技術(shù)

鋰離子電池因其具有體積能量比和重量能量比高、電壓高、自放電率低、無(wú)記憶效應(yīng)、循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。但其安全性，制約了鋰電的進(jìn)一步發(fā)展：①能量密度很高，如果發(fā)生熱失控反應(yīng)，放出的熱量容易導(dǎo)致不安全行為發(fā)生；②鋰離子電池由于采用有機(jī)電解質(zhì)體系，有機(jī)溶劑是碳?xì)浠衔铮装l(fā)生熱分解，并且溶劑易燃，熱失控時(shí)容易引起電池著火，甚至燃燒、爆炸；③過(guò)充電反應(yīng)會(huì)使正極材料結(jié)構(gòu)發(fā)生變化而使材料具有很強(qiáng)的氧化作用，使電解液中溶劑發(fā)生強(qiáng)烈氧化，并且這種作用是不可逆的，反應(yīng)引發(fā)的熱量如果積累會(huì)存在引發(fā)熱失控的危險(xiǎn)。

提高鋰電池安全性常采用安全電解液、開(kāi)發(fā)穩(wěn)定性好的正負(fù)極活性物質(zhì)、使用具備耐高溫能力的隔膜、改變電池結(jié)構(gòu)以及使用熱敏材料等手段，雖在一定程度上提升了電池的安全性，但未能完全解決鋰離子電池的安全問(wèn)題。

鋰離子電池發(fā)生內(nèi)短路時(shí)，瞬間電流大，能在短路處瞬間升溫至幾百度，劇烈的溫升導(dǎo)致電池內(nèi)部有機(jī)電解液以及活性物質(zhì)發(fā)生一系列熱化學(xué)反應(yīng)，最終導(dǎo)致電池燃燒或爆炸。電池中的PTC墊圈、安全氣閥或在極片上涂覆PTC材料等都具有滯后性，內(nèi)短路時(shí)可能未及時(shí)發(fā)揮作用。

新式隔膜大多在原PP或PE隔膜表面涂覆聚合物或金屬氧化物，以提高隔膜的耐溫能力，隔膜改性后耐溫得到一定程度的提升，但可承受溫度仍然偏低，無(wú)法應(yīng)付電池內(nèi)短路時(shí)的瞬間溫升。無(wú)紡布隔膜以及一些新材料隔膜其耐高溫能力較以上兩種隔膜有所提升，但強(qiáng)度不足。

安全電解液是在原電解液的基礎(chǔ)上通過(guò)添加阻燃添加劑以達(dá)到提升電池安全性的目的。目前研究的添加劑種類較多，添加劑的加入能在一定的程度上降低電解液的燃燒性但普遍存在影響電池性能的缺點(diǎn)。更安全、性能更好的正極材料一直都是研究的熱點(diǎn)，現(xiàn)已有多種正極材料運(yùn)用于工業(yè)化生產(chǎn)中，但每種正極材料的性能各異，目前還沒(méi)出現(xiàn)安全性、容量等各方面性能都比較優(yōu)異的正極材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種鋰離子電池的正極，所述正極能夠有效克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提升電池在針刺、沖擊等不良情況下的安全性。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種鋰離子電池的正極，其特征在于，正極中含有正極活性物質(zhì)和與所述正極活性物質(zhì)混雜的硼酸鋅；所述硼酸鋅的用量為正極活性物質(zhì)的質(zhì)量的0.1%~200%。

本發(fā)明通過(guò)向正極中添加硼酸鋅，由此提高電池的安全性能。硼酸鋅能在電池內(nèi)部升溫時(shí)吸熱，降低溫升；同時(shí)能釋放出水，稀釋電池內(nèi)可燃?xì)怏w。

優(yōu)選地，所述硼酸鋅的用量為正極活性物質(zhì)的質(zhì)量的0.1%~100%。

優(yōu)選地，所述硼酸鋅顆粒的粒徑小于50um，優(yōu)選為小于10um，更進(jìn)一步優(yōu)選為小于5um。

優(yōu)選地，每克所述硼酸鋅中含有鋅元素0.25~0.30克。

優(yōu)選地，所述活性物質(zhì)為鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、磷酸鐵鋰、磷酸釩鋰、磷酸錳鋰、鎳鈷錳鋰氧化物、鎳鈷鋁鋰氧化物中的一種或多種的組合，更優(yōu)選為鎳鈷錳鋰氧化物。

其中所述鎳鈷錳鋰氧化物為L(zhǎng)iNi_xCo_yMn_zO_2-a，0≤x≤1.1，0 ≤y≤1.1，0≤z≤1.1，0 ≤x+y+z≤ 1.1，-0.2≤a≤0.2；優(yōu)選為L(zhǎng)iNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂。

所述鎳鈷鋁鋰氧化物為L(zhǎng)iNi_xCo_yAl_zO_2-a，0 ≤x≤ 1.1，0 ≤y≤ 1.1，0 ≤z ≤1.1，0 ≤x+y+z≤ 1.1，-0.2≤a≤0.2。

優(yōu)選地，所述正極活性物質(zhì)為摻雜或不摻雜其他化學(xué)元素，總摻雜元素的摩爾含量是鋰元素摩爾含量的10%以下。

優(yōu)選地，所述正極活性物質(zhì)的表面涂覆或者不涂覆有其他化學(xué)物質(zhì)，所述其他化學(xué)物質(zhì)為三氧化二鋁、二氧化硅、氧化鋅、二氧化鈦；所述其他化學(xué)物質(zhì)的質(zhì)量小于所述正極活性物質(zhì)的質(zhì)量的10%。

上述鋰離子電池的正極可采用以下方法制備：

S1. 將正極活性材料、硼酸鋅、導(dǎo)電劑與粘結(jié)劑，按照一定的配比制備成正極漿料；

S2. 將正極漿料涂覆在鋁箔或鋁合金箔表面，通過(guò)輥壓、裁剪后制備成鋰離子電池正極。