[發明專利]一種高鎳三元材料正極片及電池

有效

• 申請號: 202011069006.6
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112186189B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 閆青松
• 申請（專利權）人: 東莞力朗電池科技有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/131;H01M10/0525;H01M10/058
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 潘俊達;王滔

本發明提供了一種高鎳三元材料正極片用粘結劑，所述粘結劑為聚氨基甲酸酯纖維，所述聚氨基甲酸酯纖維是由交替的軟段和硬段組成的多嵌段共聚物。與傳統的PVDF相比，本發明的粘結劑可薄而均勻地包覆在高鎳三元材料的表面，一方面有效避免了充放電過程中高鎳材料與電解液之間的副反應，同時提高了正極?電解液界面(CEI)的穩定性，保證了高鎳三元體系的循環性能和安全性能；另一方面該粘結劑還有助于導電劑在電極中分布的更加均勻，更大程度的提升電池的整體導電性，以提升電池的循環性能，解決了目前高鎳三元材料電池因鎳含量增加而帶來的循環性能以及安全性能的問題。此外，本發明還提供了一種含該粘結劑的正極片及電池。

技術領域

本發明涉及鋰電池領域，具體涉及一種高鎳三元材料正極片及電池。

背景技術

目前圓柱鋰離子電池由于空間有限,在三元體系中,為提升能量密度,多采用高鎳三元體系，即NCM811體系；然而，高鎳三元材料在合成過程中，極易因以下因素造成容量快速衰減，循環性能下降：

第一，在合成過程過程中，部分Ni²⁺容易占據Li⁺位，形成陽離子混排，導致顆粒表面發生相變過程，并引發與電解液間的界面反應，從而破壞正極-電解液界面(CEI)的穩定性，而含鎳量越高，混排也會越嚴重；

第二，高鎳三元材料表層的強氧化性高價過渡金屬離子也會與電解液發生嚴重副反應，進而加快容量衰減，導致循環性能下降。

第三，鎳含量越高，三元材料越容易與空氣中的CO₂、H₂O反應，在材料表面形成LiOH和Li₂CO₃，而LiOH又容易與六氟磷酸鋰反應生成HF，Li₂CO₃在高溫儲存時會產生嚴重氣脹，嚴重影響電池的安全性能。

有鑒于此，確有必要提供一種解決上述問題的技術方案。

發明內容

本發明的目的之一在于：提供一種高鎳三元材料正極片用粘結劑，解決目前高鎳三元材料電池因鎳含量增加而帶來的循環性能以及安全性能的問題。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種高鎳三元材料正極片用粘結劑，所述粘結劑為聚氨基甲酸酯纖維，所述聚氨基甲酸酯纖維是由交替的軟段和硬段組成的多嵌段共聚物。

本發明采用的聚氨基甲酸酯纖維，其具有超高的彈性，斷裂伸長率大于400％，遠遠高于傳統采用的粘結劑PVDF，傳統的粘結劑PVDF一般只具有15％的斷裂伸長率。本發明利用其具有超高彈性的特點可使其沿高鎳三元顆粒的表面分散的更薄且更加均勻，更大程度的保留活性材料，解決了傳統的粘結劑PVDF沿高鎳三元材料分布時會出現零星聚集的情形。此外，本發明的聚氨基甲酸酯纖維還具有較為出色的力學性能和更強的粘附力，可大大提高電極的機械穩定性。此外，本發明人還發現，將聚氨基甲酸酯纖維作為粘結劑應用到高鎳三元正極材料中，還具有更低電阻的性能。

與PVDF相比，本發明的粘結劑可均勻地包覆在高鎳三元材料的表面，一方面有效避免了充放電過程中高鎳材料與電解液之間的副反應，以及最大程度的阻止了與CO₂、H₂O反應導致HF的生成；同時提高了正極-電解液界面(CEI)的穩定性，保證了高鎳三元體系的循環性能和安全性能；另一方面本發明采用的粘結劑還有助于導電劑在電極中分布的更加均勻，更大程度的提升電池的整體導電性，以提升電池的循環性能。