[發(fā)明專利]一種電極材料及應(yīng)用其的正極片、電池

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310081669.7
• 申請(qǐng)日: 2023-02-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115849345A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮曉彤;沈桃桃;王志敏;喬智
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中創(chuàng)新航科技股份有限公司
• 主分類號(hào): C01B32/158
• 分類號(hào): C01B32/158;H01M4/587;H01M4/133;H01M10/0525
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 徐李娜

本發(fā)明提供一種電極材料及應(yīng)用其的正極片、電池。上述電極材料包括碳納米管，碳納米管為兩端開(kāi)口的中空管道結(jié)構(gòu)，碳納米管的長(zhǎng)徑比L/d=0.3~12000，其中，以L表示碳納米管的長(zhǎng)度，以d表示碳納米管的管徑。在本發(fā)明提供的電極材料中，兩端開(kāi)口且貫通的碳納米管為導(dǎo)電物質(zhì)提供了鋰離子傳輸通道，眾多的碳納米管能夠在電極材料中構(gòu)成導(dǎo)通的傳輸網(wǎng)絡(luò)，由此，電解液中的導(dǎo)電粒子，如鋰離子等，能夠經(jīng)由碳納米管高效傳導(dǎo)，由此，采用上述電極材料制備電池產(chǎn)品，可以提高電池中的導(dǎo)電粒子的傳輸效率，進(jìn)而改善電池產(chǎn)品的動(dòng)力學(xué)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電池技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種電極材料及應(yīng)用其的正極片、電池。

背景技術(shù)

鋰離子電池因具有工作電壓高、循環(huán)使用壽命長(zhǎng)、無(wú)記憶效應(yīng)、自放電小、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于各種便攜式電子產(chǎn)品和電動(dòng)汽車中。當(dāng)鋰離子電池發(fā)生充放電時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)一系列的物理化學(xué)變化，鋰離子傳輸?shù)膭?dòng)力學(xué)特性是由多個(gè)動(dòng)力學(xué)過(guò)程共同決定，而鋰離子在電池內(nèi)部的傳輸動(dòng)力學(xué)特性對(duì)電池的諸多性能產(chǎn)生重要影響。目前，在對(duì)電池的動(dòng)力學(xué)特性的研究，人們更傾向于通過(guò)對(duì)電解液配方進(jìn)行改性以改善電池的動(dòng)力學(xué)特性，通常采用低沸點(diǎn)的羧酸酯類有機(jī)溶劑作為電解液的溶劑組分以改善電解液的動(dòng)力學(xué)性能，這一類有機(jī)溶劑具有較低的黏度，能為鋰離子傳輸提供合適的傳輸介質(zhì)，然而這一類有機(jī)溶劑與電池負(fù)極石墨的兼容性較差，會(huì)對(duì)電池循環(huán)性能造成惡化。

發(fā)明內(nèi)容

為了提高電池產(chǎn)品的動(dòng)力學(xué)特性，本發(fā)明提供一種電極材料及應(yīng)用其的正極片、電池。

根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供一種電極材料：電極材料包括碳納米管，碳納米管為兩端開(kāi)口的中空管道結(jié)構(gòu)，碳納米管的長(zhǎng)徑比L/d=0.3~12000，其中，以L表示碳納米管的長(zhǎng)度，以d表示碳納米管的管徑。在本發(fā)明提供的電極材料中，兩端開(kāi)口且貫通的碳納米管為導(dǎo)電物質(zhì)提供了鋰離子傳輸通道，眾多的碳納米管能夠在電極材料中構(gòu)成導(dǎo)通的傳輸網(wǎng)絡(luò)，由此，電解液中的導(dǎo)電粒子，如鋰離子等，能夠經(jīng)由碳納米管高效傳導(dǎo)，由此，采用上述電極材料制備電池產(chǎn)品，可以提高電池中的導(dǎo)電粒子的傳輸效率，進(jìn)而改善電池產(chǎn)品的動(dòng)力學(xué)性能。

根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供一種正極片，該正極片包括正極集流體和設(shè)置在正極集流體的表面的正極活性涂層，正極活性涂層中含有如上所述電極材料。在本發(fā)明提供的正極片中，正極活性涂層容易被電解液滲透，電解液中的導(dǎo)電粒子能夠隨著電解液快速地進(jìn)入碳納米管的內(nèi)部，并經(jīng)由碳納米管的內(nèi)部高效傳輸，使應(yīng)用該正極片表現(xiàn)出優(yōu)良的動(dòng)力學(xué)特性。

根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)方面，提供一種電池，該電池包括如上所述正極片。本發(fā)明提供的電池表現(xiàn)出優(yōu)良的動(dòng)力學(xué)特性，具有較低的直流阻抗。

具體實(shí)施方式

根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供一種電極材料：按照質(zhì)量百分比計(jì)算，電極材料包括碳納米管，納米管為兩端開(kāi)口的中空管道結(jié)構(gòu)，碳納米管的長(zhǎng)徑比L/d=0.3~12000，其中，以L表示碳納米管的長(zhǎng)度，以d表示碳納米管的管徑。在本發(fā)明提供的電極材料中，兩端開(kāi)口且貫通的碳納米管為導(dǎo)電物質(zhì)提供了鋰離子傳輸通道，眾多的碳納米管能夠在電極材料中構(gòu)成導(dǎo)通的傳輸網(wǎng)絡(luò)，由此，電解液中的導(dǎo)電粒子，如鋰離子等，能夠經(jīng)由碳納米管高效傳導(dǎo)，由此，采用上述電極材料制備電池產(chǎn)品，可以提高電池中的導(dǎo)電粒子的傳輸效率，進(jìn)而改善電池產(chǎn)品的動(dòng)力學(xué)性能。

優(yōu)選地，碳納米管的長(zhǎng)徑比L/d=8.3~167。具有上述長(zhǎng)徑比的碳納米管能夠?yàn)榻?jīng)由其內(nèi)部傳輸?shù)膶?dǎo)電粒子提供具有合理空間結(jié)構(gòu)的傳輸通道，由此，在電解液流經(jīng)電極材料的過(guò)程中，碳納米管的外部和內(nèi)部產(chǎn)生了明顯的濃差效應(yīng)，濃差效應(yīng)的存在促進(jìn)電解液中的導(dǎo)電粒子進(jìn)入碳納米管并經(jīng)由碳納米管傳輸，從而有利于提高鋰離子傳輸?shù)膭?dòng)力學(xué)特性。

優(yōu)選地，碳納米管的長(zhǎng)度L=0.05 μm～12 μm。

優(yōu)選地，碳納米管的長(zhǎng)度L=1μm～5 μm。

采用長(zhǎng)度如上優(yōu)選范圍的碳納米管能夠?yàn)閷?dǎo)電粒子提供合適長(zhǎng)度的傳輸通道，導(dǎo)電粒子經(jīng)由該傳輸通道能夠有序、高效地傳輸。