[發(fā)明專利]一種鋰離子電池的正極及由其組成的電池

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610365565.9
• 申請日: 2016-05-27
• 公開（公告）號: CN106601992A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發(fā)明（設計）人: 薛建軍;陳家輝;夏明德;崔燕
• 申請（專利權）人: 廣州鵬輝能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/131
• 分類號: H01M4/131;H01M10/0525;H01M10/42;H01M4/62
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 陳衛(wèi)

技術領域

本發(fā)明涉及鋰離子電池領域，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

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、無記憶效應、循環(huán)壽命長等優(yōu)點被廣泛應用于各個領域。但其安全性，制約了鋰電的進一步發(fā)展：①能量密度很高，如果發(fā)生熱失控反應，放出的熱量容易導致不安全行為發(fā)生；②鋰離子電池由于采用有機電解質(zhì)體系，有機溶劑是碳氫化合物，易發(fā)生熱分解，并且溶劑易燃，熱失控時容易引起電池著火，甚至燃燒、爆炸；③過充電反應會使正極材料結構發(fā)生變化而使材料具有很強的氧化作用，使電解液中溶劑發(fā)生強烈氧化，并且這種作用是不可逆的，反應引發(fā)的熱量如果積累會存在引發(fā)熱失控的危險。

提高鋰電池安全性常采用安全電解液、開發(fā)穩(wěn)定性好的正負極活性物質(zhì)、使用具備耐高溫能力的隔膜、改變電池結構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題。

鋰離子電池發(fā)生內(nèi)短路時，瞬間電流大，能在短路處瞬間升溫至幾百度，劇烈的溫升導致電池內(nèi)部有機電解液以及活性物質(zhì)發(fā)生一系列熱化學反應，最終導致電池燃燒或爆炸。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)短路時可能未及時發(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，無法應付電池內(nèi)短路時的瞬間溫升。無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，但強度不足。

安全電解液是在原電解液的基礎上通過添加阻燃添加劑以達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。更安全、性能更好的正極材料一直都是研究的熱點，現(xiàn)已有多種正極材料運用于工業(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。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是：

一種鋰離子電池的正極，正極中含有正極活性物質(zhì)和與所述正極活性物質(zhì)混雜的氫氧化鋁；所述氫氧化鋁的用量為正極活性物質(zhì)的質(zhì)量的0.1%~200%。

本發(fā)明通過向正極中添加氫氧化鋁，由此提高電池的安全性能。氫氧化鋁能在電池內(nèi)部升溫時吸熱，降低溫升；同時能釋放出水，稀釋電池內(nèi)可燃氣體。

優(yōu)選地，所述氫氧化鋁的用量為正極活性物質(zhì)的質(zhì)量的0.1%~100%。

優(yōu)選地，所述氫氧化鋁的粒徑小于50um，更優(yōu)選為小于10um，更進一步優(yōu)選為小于5um。

優(yōu)選地，所述氫氧化鋁每克中含有鋁元素0.30~0.35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LiNi_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LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂。

所述鎳鈷鋁鋰氧化物為LiNi_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物質(zhì)，所述其他化學物質(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、氫氧化鋁、導電劑與粘結劑，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，通過輥壓、裁剪后制備成鋰離子電池正極。