[發(fā)明專利]一種高鎳三元鋰電池電解液用氣凝膠阻燃微球及制備方法

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• 申請日: 2018-04-16
• 公開（公告）號: CN108461754A
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發(fā)明（設計）人: 陳慶;趙海林
• 申請（專利權）人: 成都新柯力化工科技有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明屬于鋰電池領域，提供了一種高鎳三元鋰電池電解液用氣凝膠阻燃微球及制備方法，首先制備高鎳三元鋰電池電解液用氣凝膠阻燃微球內層材料即氧化石墨烯氣凝膠負載納米氫氧化鎂；通過靜電噴霧將氧化石墨烯水分散液霧化成氧化石墨烯液滴微球，通過靜電霧化形成的氧化石墨烯液滴微球其微球內的氧化石墨烯分布極為均勻，并在有機混合液收集，得到良好的球形。通過常規(guī)的噴涂或流化床，將氫氧化鋁膠體粘附于微球表面，并干燥，得到高鎳三元鋰電池電解液用氣凝膠阻燃微球。本發(fā)明微球具有與良好的常溫穩(wěn)定性，和高溫可持續(xù)阻燃性。而且，在高溫或燃燒時，氧化石墨烯氣凝膠與電解液接觸形成回路，增大電極內阻，降低電極電壓。

技術領域

本發(fā)明屬于技術領域，具體涉及一種高鎳三元鋰電池電解液用氣凝膠阻燃微球及制備方法。

背景技術

鋰電池是一種以鋰金屬或鋰合金為負極材料，使用非水電解質溶液的一次電池，與可充電電池鋰離子電池跟鋰離子聚合物電池是不一樣的。鋰電池的發(fā)明者是愛迪生。由于鋰金屬的化學特性非常活潑，使得鋰金屬的加工、保存、使用，對環(huán)境要求非常高。所以，鋰電池長期沒有得到應用。隨著二十世紀末微電子技術的發(fā)展，小型化的設備日益增多，對電源提出了很高的要求。鋰電池隨之進入了大規(guī)模的實用階段。鋰電池通常分兩大類：鋰金屬電池：鋰金屬電池一般是使用二氧化錳為正極材料、金屬鋰或其合金金屬為負極材料、使用非水電解質溶液的電池。鋰離子電池：鋰離子電池一般是使用鋰合金金屬氧化物為正極材料、石墨為負極材料、使用非水電解質的電池。雖然鋰金屬電池的能量密度高，理論上能達到3860瓦/公斤。但是由于其性質不夠穩(wěn)定而且不能充電，所以無法作為反復使用的動力電池。而鋰離子電池由于 具有反復充電的能力，被作為主要的動力電池發(fā)展。但因為其配合不同的元素，組成的正極材料在各方面性能差異很大，導致業(yè)內對正極材料路線的紛爭加大。通常我們說得最多的動力電池主要有磷酸鐵鋰電池、錳酸鋰電池、鈷酸鋰電池以及三元鋰電池（三元鎳鈷錳）。

鋰離子電池和傳統(tǒng)的蓄電池比較起來，不但能量更高，放電能力更強，循環(huán)壽命更長，而且其儲能效率能夠超過90%,以上特點決定了鋰離子電池在電動汽車、存儲電源等方面極具發(fā)展前景。決定鋰離子動力電池成本和性能的關鍵在于材料，鋰離子動力電池的材料決定了電動汽車的發(fā)展路線和運行模式。因此，突破鋰離子動力電池的瓶頸問題，關鍵在于材料問題的解決。

三元材料提高鎳的含量能大大提升材料的比容量，因此高鎳三元材料必然是將來大型電池的一種理想材料。但隨著鎳含量的提高，正極材料的Ni 增加電池性能下降：氧化還原峰極化增大，是由 H2 向 H3結構轉變導致體積收縮，容量衰減，循環(huán)性能變差；隨著循環(huán)的進行放電電壓降低，Ni含量增加內阻也有增加的趨勢；熱分解溫度降低，放熱量增加，即材料熱穩(wěn)定性變差；Ni4+含量高，Ni4+有很強的還原傾向，容易發(fā)生 Ni4+—Ni3+的反應，從而氧化電解液，使得熱穩(wěn)定性變差；存在大比例的 Ni2+，導致材料呈氧化性，進而電極材料可以緩慢地分解液體電解質，電池脹氣、過充等安全問題更加突出。

由于體系的不穩(wěn)定，安全問題顯得格外重要。現(xiàn)有的方法是監(jiān)控氣壓和溫度的變化，氣敏和熱敏材料感應鋰電池內部的變化情況，但在特殊條件下的應用尚待驗證，如在航空運輸中氣壓發(fā)生變化；在電解液中添加劑阻燃添加劑和防過充添加劑，大部分都會影響鋰電池的循環(huán)性能。而且，在異常情況發(fā)生時，現(xiàn)有的處理方式，只是單一的針對電極或電解液，尋找一種同時針對電解液和電極的阻燃方法。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種高鎳三元鋰電池電解液用氣凝膠阻燃微球及制備方法，其特點是所述微球內核為氧化石墨烯氣凝膠粒，外層為氫氧化鋁；其中氧化石墨烯氣凝膠粒負載氫氧化鎂。

進一步，本發(fā)明涉及的具體技術方案如下：

一種高鎳三元鋰電池電解液用氣凝膠阻燃微球的制備方法，其特征在于：制備方法如下：