[發明專利]一種高能量大倍率鋰電池正極添加劑及其制備方法和含有正極添加劑的正極片

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• 申請號: 202010946715.1
• 申請日: 2020-09-10
• 公開（公告）號: CN112054202A
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 李曉峰
• 申請（專利權）人: 遼寧九夷鋰能股份有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M10/0525;H01M10/42;H01M4/13;H01M4/131;H01M4/136;H01M4/139;H01M4/1391;H01M4/1397;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 沈陽杰克知識產權代理有限公司 21207
• 代理人: 羅瑩

本發明公開一種高能量大倍率鋰電池正極添加劑及其制備方法和含有正極添加劑的正極片，以膨脹石墨為碳源原料，以碳酸鋰為粉體，按質量比碳酸鋰：膨脹石墨為1：1～1：10的比例混合，采用機械球磨法，制備得到碳納米顆粒包覆的碳酸鋰顆粒，粒徑約20～100nm。以碳納米包覆碳酸鋰顆粒作為正極添加劑，按質量比，正極添加劑：導電劑：粘結劑為100：0.1：0.5～100：1.5：2的比例混合，制備得到正極片。該正極片組成的電池不僅具有安全的過充保護功能，且具有低內阻，對電池的循環功能沒有負面影響。

技術領域

本發明涉及高能量大倍率充放電鋰電池技術領域，具體涉及一種高能量大倍率鋰電池正極添加劑及其制備方法和含有正極添加劑的正極片。

背景技術

鋰離子二次電池具有工作電壓高、比能量高、循環使用次數多、存儲時間長等優點，不僅在便攜式電子設備，例如移動電話、數碼攝像頭和手提電腦等設備中得到廣泛應用，而且在電動汽車、電動自行車等交通工具中也有廣泛應用，其中電動交通工具對鋰離子二次電池的安全性能有更嚴苛要求。

通常用作電動交通工具驅動電源的鋰離子二次電池采用的安全措施有：1，具有防爆用的安全閥；2，具備壓力檢測式的電流阻斷裝置，電流阻斷裝置在鋰離子二次電池發生異常的內部快速產氣時啟動，通過阻斷電流來防止鋰離子二次電池熱失控，避免導致安全事故。

為使電流阻斷裝置更靈敏地監控鋰離子二次電池的健康狀態，提高鋰離子二次電池的耐過充性能，現有技術中通常在正極片中添加碳酸鋰作為過充產氣添加劑，碳酸鋰在鋰離子二次電池的工作電壓達到一定程度時發生分解，產生二氧化碳從而啟動電流阻斷裝置，保證鋰離子二次電池的安全性。然而，由于非導電的碳酸鋰的引入，導致正極片的內阻增加，從而影響電池的整體性能；并且，在一些特定條件下碳酸鋰會參與一些副反應亦會影響電池的整體性能，如高溫時正極活性物質釋放的活性氧能夠與碳酸鋰發生副反應產生熱量，產生的熱量反過來加速電池整體的溫度上升。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點與不足，尤其是在過充電得到保護基礎上針對降低正極片阻抗、保證電池整體性能不受影響，本發明的目的在于提供一種正極添加劑及其正極片，所述正極添加劑采用小粒徑碳酸鋰顆粒以降低正極活性物質顆粒間的間隔，并以導電性能優異的納米碳包覆碳酸鋰顆粒。

本發明采用的技術方案為：一種高能量大倍率鋰電池正極添加劑，所述的正極添加劑是碳顆粒部分或全部包覆的碳酸鋰顆粒。

上述一種高能量大倍率鋰電池正極添加劑，所述碳酸鋰的粒徑范圍為20-100nm。

上述一種高能量大倍率鋰電池正極添加劑，所述的碳顆粒是600目膨脹石墨。

上述一種高能量大倍率鋰電池正極添加劑，按質量比，碳酸鋰與膨脹石墨為1：1～1：10。

上述的任一項所述一種高能量大倍率鋰電池正極添加劑的制備方法，包括以下步驟：將碳酸鋰與膨脹石墨混合，機械球磨8～10h，制備得到碳納米顆粒包覆的碳酸鋰顆粒。

一種高能量大倍率鋰電池正極片，所述正極片為含有上述任一項所述的正極添加劑成分。

一種高能量大倍率鋰電池正極片的制備方法，包括以下步驟：按質量比，上述任一項所述的正極添加劑：導電劑：粘結劑為100：0.1：0.5～100：1.5：2比例混合，攪拌下用N-甲基吡硌烷酮逐步稀釋得正極漿料，該漿料經涂布、90～100℃烘干、輥壓后得到目標正極片。

上述的一種高能量大倍率鋰電池正極片的制備方法，正極添加劑的質量為所述正極活性材料的質量的0.1％～10％，正極活性材料為層狀結構的鋰金屬氧化物、不含鋰的金屬氧化物、尖晶石結構的鋰金屬氧化物、鋰金屬磷酸鹽、鋰金屬氟化硫酸鹽、鋰金屬釩酸鹽中的一種或幾種。