[發明專利]一種氟代磷酸鹽在制備鋰離子電池電極中的應用、鋰離子電池電極、其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201610528803.3
• 申請日: 2016-06-30
• 公開（公告）號: CN107565135A
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 朱幼仙
• 申請（專利權）人: 江蘇國泰超威新材料有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/136;H01M4/1397;H01M10/0525
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司32102
• 代理人: 黃春松

技術領域

本發明涉及鋰離子二次電池技術領域，尤其涉及一種氟代磷酸鹽在制備鋰離子電池電極中的應用、鋰離子電池電極、其制備方法和應用。

背景技術

鋰離子電池因具有工作電壓高、能量密度大、自放電率低、無記憶效應、循環壽命長和無污染等優點，廣泛應用于日常生活的各個領域，包括各種便攜式電子設備和電動汽車等。但隨著科技的快速發展，便攜式電子設備的微型化、長待機、長壽命的發展，以及電動汽車等大功率、高能量設備的啟用，都對作為儲能電源的鋰離子二次電池的能量密度、循環壽命、環境適應能力等性能提出了越來越高的要求。

在實際的電池設計中，通過對正負極材料摻雜、包覆改性，或在電解液中加入功能性添加劑等方式來改善電池的循環壽命等性能，這些是目前行業內的主流方法。通過提高活性物質的質量百分含量或增加極片的厚度，也是提升電池能量密度的有效方法之一。然而，現有的方法存在如下缺陷：①在首次循環過程中，鋰離子電池體系中電解液和電極材料會在固液相間層面上發生反應，形成一層SEI膜，該過程將消耗電極材料活性物質中的鋰，從而導致鋰離子電池初始容量偏低；②在充放電過程中，一定厚度的極片導致電池形成較大的濃差極化，進而引起電池容量無法正常發揮、倍率性能差、低溫析鋰、循環容量衰減等一系列問題。

為了改善上述問題，在現有的技術中，申請號為201210415398.6的中國專利文獻通過將鋰源包覆到聚合物內形成核殼包覆結構后，添加到電極材料中，以改善電池因首次充放電成膜而導致的容量損失。采用此方法可以彌補因形成SEI膜所造成的鋰損失，但是其實際工業化成本較高，同時，該方法也很難保證鋰單質能被完全包覆且在高溫制極片工藝中能穩定存在，不利于在鋰離子電池中的應用。

發明內容

有鑒于此，本申請提供一種氟代磷酸鹽在制備鋰離子電池電極中的應用、鋰離子電池電極、其制備方法和應用，采用本發明提供的鋰離子電池電極，能獲得倍率性能和安全性能等性能優異的電池，且成本低。

本發明提供氟代磷酸鹽在制備鋰離子電池電極中的應用，所述氟代磷酸鹽具有式I通式：

M_aPO_xF_y式I；

其中，M為堿金屬元素，0＜a≤3，x和y均為整數，1≤x，y≤4，x+y≤5。

本發明提供一種鋰離子電池電極，包括集流體和負載在所述集流體上的電極材料；所述電極材料由包括添加劑的漿料制成，所述添加劑為式I所示的氟代磷酸鹽；

M_aPO_xF_y式I；

其中，M為堿金屬元素，0＜a≤3，x和y均為整數，1≤x，y≤4，x+y≤5。

優選地，所述M選自Li、Na、K或Rb，y≤3，x+y≤4。

優選地，所述氟代磷酸鹽在鋰離子電池電極材料中占的質量百分含量為0.1～15％。

優選地，所述鋰離子電池電極材料由包括氟代磷酸鹽、活性物質、導電劑和粘結劑的漿料制成；以質量分數計，所述漿料包括：0.1～15％的氟代磷酸鹽、55～99％的活性物質、0.1～15％的導電劑和0.1～15％的粘結劑。

優選地，所述鋰離子電池電極為正極，所述正極中活性物質選自過渡金屬氧化物或過渡金屬硫化物。

優選地，所述鋰離子電池電極為負極，所述負極中活性物質選自含鋰金屬、鈦酸鋰材料、碳材料、過渡金屬氧化物材料或硅材料。

本發明提供一種鋰離子電池電極的制備方法，包括以下步驟：

將包括添加劑的漿料涂布在集流體上，干燥并輥壓，得到鋰離子電池電極；所述添加劑為式I所示的氟代磷酸鹽；

M_aPO_xF_y式I；

其中，M為堿金屬元素，0＜a≤3，x和y均為整數，1≤x，y≤4，x+y≤5。

優選地，所述干燥的溫度為80～200℃。

本發明還提供一種鋰離子電池，其包括上文所述的電極。

與現有技術相比，本發明采用式I所示的氟代磷酸鹽制備鋰離子電池電極，能有效改善極片的極化情況，提高SEI膜穩定性，改善極片表面析鋰狀況。本發明提供的鋰離子電池電極制造成本低，制成電池后，電池倍率性能明顯提高，循環壽命明顯延長，電池安全性能得到提高。

附圖說明

圖1為氟代磷酸鹽添加在極片和電解液中的對比示意圖。

具體實施方式