[發(fā)明專利]一種高安全性聚合物鋰離子電池正極漿料及其制備方法和鋰離子電池

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810221465.8
• 申請日: 2018-03-17
• 公開（公告）號: CN108400336A
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭舉功;楊婷;陳延峰
• 申請（專利權(quán)）人: 東華理工大學(xué)
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M10/0525;H01M10/42
• 代理公司: 北京中濟(jì)緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 張紅軍

本發(fā)明涉及一種高安全性聚合物鋰離子電池正極漿料及其制備方法和鋰離子電池，該正極漿料原料包括正極活性物質(zhì)、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、溶劑和陶瓷添加劑，所述的陶瓷添加劑為三氧化二鋁和/或二氧化鈦，陶瓷添加劑的添加量≥1%。本發(fā)明的電池正極漿料可以降低鈷酸鋰與電解液之間的有效接觸面，從而使電池內(nèi)阻急劇增加，進(jìn)一步使電池內(nèi)部的極化增加，電池就更容易達(dá)到保護(hù)電壓，電池的抗過充性能提高，電池的安全性能提高，在保證電池安全性能的情況下，同時具有高能量密度。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種高安全性聚合物鋰離子電池正極漿料及其制備方法和鋰離子電池，屬于鋰離子電池領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著消費(fèi)類電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代以及動力交通工具的快速發(fā)展，儲能設(shè)備正在朝著更高能量密度、更長的使用壽命、更高的安全性方向發(fā)展。在所有二次電池中，鋰離子電池具備比能量高、高比功率、長循環(huán)壽命和高溫性能好等特點，已經(jīng)在各種領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

二次鋰離子電池經(jīng)過了近25年的發(fā)展，能量密度已經(jīng)可以做到700Wh/L甚至更高，但是受到材料本身性質(zhì)以及工藝方法的限制。當(dāng)鋰離子電池能量密度提高后，它的倍率新能、循環(huán)壽命、高溫性能以及安全性等性能受到了不同程度的抑制。就目前技術(shù)來說，鈷酸鋰是公認(rèn)的能量密度最高的正極材料，電壓可以做到4.45V。

但是伴隨著鋰電池能量密度的越來越高，它面臨的安全問題也越來越嚴(yán)峻，已經(jīng)嚴(yán)重限制了高能量密度鋰離子電池的終端使用。如：2016年三星手機(jī)全球性爆炸事件，及iphone 8 Plus 系列手機(jī)的爆炸事件。這些經(jīng)歷都無不在告誡著我們，當(dāng)我們在的追求快充、長續(xù)航的同時，我們也要重點關(guān)注產(chǎn)品的安全性能。

對于鋰離子電池安全性能的改善已經(jīng)有一些方法和措施的報道，如中國專利文獻(xiàn)201611121833.9公開了一種鋰離子電池用高安全負(fù)極漿料，通過調(diào)整負(fù)極漿料的粘接劑來改善負(fù)極漿料的安全性能，使的鋰離子在高溫下能夠生動停止產(chǎn)熱反應(yīng)從而保證電池在使用中的安全性能，但是該方法主要是對負(fù)極進(jìn)行改善，同時，該方法對于過充的防護(hù)起到效果應(yīng)該并不明顯。

中國專利文獻(xiàn)201610586470.X公開了一種鋰離子電池，在電池內(nèi)芯和外殼之間設(shè)置絕緣層，可吸收和釋放電解液，不斷釋放其吸收的電解液以補(bǔ)充給電池內(nèi)部，作用于電池充放電循環(huán)中鋰離子的嵌入遷出，解決鋰離子電池因缺乏電解液而導(dǎo)致的循環(huán)和安全問題。但是該方案可能只適用鋁殼或鋼殼電池，同時，也不利于高能量密度電池制作。

中國專利文獻(xiàn)201610294405.X公開一種高安全性鋰離子電池，該發(fā)明主要是在組合電池的箱蓋上設(shè)定一個或多個泄壓閥，而電池泄壓閥內(nèi)部液態(tài)鹵代烷滅火劑快速蒸發(fā)時，能夠迅速降低電池組的溫度，并在電池箱內(nèi)外形成低溫惰化空氣隔離帶或撲滅電池箱外部火源。該發(fā)明可能對于動力電池比較合適，不適用于3C數(shù)碼的高能量密度電池。

中國專利文獻(xiàn)201110260368.8公開了一種安全鋰離子電池，主要是地電池活性物中增加一種導(dǎo)電劑，利用該特殊導(dǎo)電充在電池過熱受熱熔融，失去導(dǎo)電性導(dǎo)致活性物的阻抗增加，從而提高電池的安全性能。但該電池的高溫性能會很差，通常鋰電池的使用環(huán)境的溫度可能會達(dá)到60度，甚至能夠達(dá)到80度；因此，該電池存在很大的安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種高安全性聚合物鋰離子電池正極漿料及其制備方法和鋰離子電池。

本發(fā)明從電池發(fā)生起火失效的根本出發(fā)，經(jīng)過無數(shù)次研究，得到了本發(fā)明的高安全性聚合物鋰離子電池正極漿料。

電池發(fā)生起火失效的表面原因，無非就是電池的PCM保護(hù)板開始工作之前，電池已經(jīng)處于熱失控狀態(tài)。而PCM保護(hù)板平常的動作電壓往往會比電池電壓高0.1V 左右。其中我們PCM板在動作前檢測到電壓會等于電池的靜態(tài)電壓加上充電時間的極化電壓。即：