正极添加剂及其制备方法、正极片及锂离子二次电池技术

本发明专利技术提供一种正极添加剂及其制备方法、正极片及锂离子二次电池。所述正极添加剂包括改性碳酸锂。所述改性碳酸锂包括碳酸锂颗粒以及聚合物包覆层。所述包覆层包覆在所述碳酸锂颗粒的表面且包括聚合物。本发明专利技术的正极添加剂成本低廉、制备方法简单，将其添加到正极片并应用在锂离子二次电池中时能在不影响锂离子二次电池的电性能的基础上大幅度提升锂离子二次电池安全性能。

【技术实现步骤摘要】
正极添加剂及其制备方法、正极片及锂离子二次电池
本专利技术涉及电池
，尤其涉及一种正极添加剂及其制备方法、正极片及锂离子二次电池。
技术介绍
锂离子二次电池具有工作电压高、比能量高、循环使用次数多、存储时间长等优点，不仅在便携式电子设备，例如移动电话、数码摄像头和手提电脑等设备中得到广泛应用，而且在电动汽车、电动自行车等交通工具中也有广泛应用，其中电动交通工具对锂离子二次电池的安全性能有更严苛要求。用作电动交通工具驱动电源的锂离子二次电池除了具有防爆用的安全阀外，一般还具备压力检测式的电流阻断装置。电流阻断装置在锂离子二次电池发生异常的内部快速产气时启动，通过阻断电流来防止锂离子二次电池热失控，避免导致安全事故。为使电流阻断装置更灵敏地监控锂离子二次电池的健康状态，提高锂离子二次电池的耐过充性能，现有技术中通常在正极片中添加碳酸锂作为过充产气添加剂，碳酸锂在锂离子二次电池的工作电压达到一定程度时发生分解，产生二氧化碳从而启动电流阻断装置，保证锂离子二次电池的安全性。然而，由于碳酸锂起始降解电压过高(>4.8V)，部分高能量锂离子二次电池在达到此电压前热失控已开始发生，无法使得电流阻断装置发挥应有作用。提高正极片中碳酸锂含量能在一定程度上改善其电压敏感性，然而这将显著降低正极片中活性物质的含量和锂离子二次电池整体的能量密度。
技术实现思路
鉴于
技术介绍
中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种正极添加剂及其制备方法、正极片及锂离子二次电池，所述正极添加剂能在不影响锂离子二次电池的电性能的基础上大幅度提升锂离子二次电池的安全性能。为了达到上述目的，在本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种正极添加剂，其包括改性碳酸锂。所述改性碳酸锂包括碳酸锂颗粒以及聚合物包覆层。所述聚合物包覆层包覆在所述碳酸锂颗粒的表面且包括聚合物。在本专利技术的第二方面，本专利技术提供了一种正极添加剂的制备方法，用于制备本专利技术第一方面所述的正极添加剂，包括步骤：(1)将碳酸锂颗粒分散于聚合物的有机溶剂溶液中制备悬浮液；(2)通过喷雾干燥的方法处理悬浮液，即得到正极添加剂。在本专利技术的第三方面，本专利技术提供了一种正极片，其包括正极集流体以及正极膜片。所述正极膜片设置于所述正极集流体上，且包括正极活性材料。其中，所述正极膜片还包括专利技术第一方面所述的正极添加剂。在本专利技术的第四方面，本专利技术提供了一种锂离子二次电池，其包括本专利技术第三方面所述的正极片。相对于现有技术，本专利技术的有益效果为：本专利技术的正极添加剂成本低廉、制备方法简单，将其应用在锂离子二次电池中时能在不影响锂离子二次电池的电性能的基础上大幅度提升锂离子二次电池安全性能。具体实施方式下面详细说明根据本专利技术的正极添加剂及其制备方法、正极片及锂离子二次电池。首先说明根据本专利技术第一方面的正极添加剂。根据本专利技术第一方面的正极添加剂包括改性碳酸锂。所述改性碳酸锂包括碳酸锂颗粒以及聚合物包覆层。所述聚合物包覆层包覆在所述碳酸锂颗粒的表面且包括聚合物。在根据本专利技术第一方面所述的正极添加剂中，通过对普通碳酸锂颗粒进行聚合物表面包覆改性，聚合物包覆层控制碳酸锂颗粒与极片的电子电阻和离子电阻，使碳酸锂颗粒周边区域的局部电压高于极片整体电压，通过控制碳酸锂颗粒周边区域的局部电压极化使锂离子二次电池整体未达到起始降解电压时提前使碳酸锂颗粒分解，从而能根据应用的锂离子二次电池实际需求，在较大范围内调整碳酸锂颗粒的起始降解电压，且聚合物表面包覆改性不会影响碳酸锂颗粒在极片中的电子传导与离子传导。在根据本专利技术第一方面所述的正极添加剂中，所述碳酸锂颗粒的平均粒径(即D50)为20nm～20μm。所述碳酸锂颗粒的平均粒径过小不利于碳酸锂颗粒在正极浆料中的分散，所述碳酸锂颗粒的平均粒径过大则会因影响正极片电子传导及离子传导，从而影响锂离子二次电池的电性能。优选地，所述碳酸锂颗粒的粒径为100nm～5μm。在根据本专利技术第一方面所述的正极添加剂中，所述聚合物可选自偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯腈(PAN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯酸(PAA)、聚环氧乙烷(PEO)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚四氟乙烯(PTFE)、乙烯-丙烯-丁二烯三元共聚物(EDPM)中的一种或几种。在根据本专利技术第一方面所述的正极添加剂中，聚合物的重均分子量为50000～500000。优选地，聚合物的重均分子量为100000～250000。在根据本专利技术第一方面所述的正极添加剂中，所述聚合物包覆层的质量为所述碳酸锂颗粒的质量的1％～50％。其次说明根据本专利技术第二方面的正极添加剂的制备方法。根据本专利技术第二方面的正极添加剂的制备方法，用于制备本专利技术第一方面所述的正极添加剂，包括步骤：(1)将碳酸锂颗粒分散于聚合物的有机溶剂溶液中制备悬浮液；(2)通过喷雾干燥的方法处理悬浮液，得到正极添加剂。在根据本专利技术第二方面所述的正极添加剂的制备方法中，在步骤(1)中，有机溶剂可选自醚类、酯类、腈类、酰胺类、醇类以及卤代烷烃中的一种或几种。具体地，所述醚类可选自乙醚、四氢呋喃(THF)中的一种或两种；所述酯类可选自乙酸乙酯、甲酸甲酯、邻苯二甲酸二甲酯中的一种或几种；所述腈类可选自乙腈；所述酰胺类可选自N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺中的一种或两种；所述醇类可选自甲醇、乙醇、异丙醇中的一种或几种；所述卤代烷烃可选自二氯甲烷、三氯甲烷、二氯乙烷中的一种或几种。再次说明根据本专利技术第三方面的正极片。根据本专利技术第三方面的正极片包括正极集流体以及正极膜片。所述正极膜片设置于正极集流体上，且包括正极活性材料。所述正极膜片还包括根据本专利技术第一方面所述的正极添加剂。在根据本专利技术第三方面所述的正极片中，所述正极膜片还包括导电剂。所述导电剂可选自石墨、乙炔黑、导电炭黑、超导炭黑、石墨烯、碳纳米管、导电纤维、金属粉末、有机导电聚合物中的一种或几种。所述石墨可选自天然石墨或人造石墨。所述乙炔黑可选自科琴黑。所述导电纤维可选自碳纤维或金属纤维。所述金属粉末可选自铜粉或镍粉。所述有机导电聚合物可选自聚亚苯基衍生物。在根据本专利技术第三方面所述的正极片中，所述正极膜片还包括粘结剂。所述粘结剂可选自聚偏氟乙烯、聚乙烯醇、聚氨酯、聚丙烯酸酯、丁基橡胶、环氧树脂、醋酸乙烯树脂、氯化橡胶中的一种或几种。在根据本专利技术第三方面所述的正极片中，所述正极活性材料可选自层状结构的锂金属氧化物、不含锂的金属氧化物、尖晶石结构的锂金属氧化物、锂金属磷酸盐、锂金属氟化硫酸盐、锂金属钒酸盐中的一种或几种。所述层状结构的锂金属氧化物可选自钴酸锂(LCO)、镍钴锰三元材料(NCM)、镍钴铝三元材料(NCA)。所述不含锂的金属氧化物可选自V2O5或MnO2。所述尖晶石结构的锂金属氧化物可选自锰酸锂(LiMn2O4)。所述锂金属磷酸盐可选自磷酸铁锂(LFP)。所述锂金属氟化硫酸盐可选自氟化硫酸钴锂(LiCoFSO4)。所述锂金属钒酸盐可选自钒酸镍锂(LiNiVO4)。根据本专利技术第三方面所述的正极片中，所述正极集流体可选自不锈钢、镍、钛、碳、铝、导电树脂、涂布有镍或钛的铜片、涂布有镍或钛的不锈钢片中的一种或几种。在根据本专利技术第一方面所述的正极片中，所述正极添加剂的质量为所述正极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正极添加剂，其特征在于，所述正极添加剂包括改性碳酸锂，所述改性碳酸锂包括：碳酸锂颗粒；以及聚合物包覆层，包覆在所述碳酸锂颗粒的表面且包括聚合物。

【技术特征摘要】
1.一种正极添加剂，其特征在于，所述正极添加剂包括改性碳酸锂，所述改性碳酸锂包括：碳酸锂颗粒；以及聚合物包覆层，包覆在所述碳酸锂颗粒的表面且包括聚合物。2.根据权利要求1所述的正极添加剂，其特征在于，所述碳酸锂颗粒的平均粒径为20nm～20μm，优选为100nm～5μm。3.根据权利要求1所述的正极添加剂，其特征在于，所述聚合物选自偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸、聚环氧乙烷、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、乙烯-丙烯-丁二烯三元共聚物中的一种或几种。4.根据权利要求3所述的正极添加剂，其特征在于，所述聚合物的重均分子量为50000～500000，优选为100000～250000。5.根据权利要求1所述的正极添加剂，其特征在于，所述聚合物包覆层的质量为所述碳酸锂颗粒的质量的1％～50％。6.一种正极添加剂的制备方法，用于制备权利要求1-5中任一项所述的正极添加剂，其特征在于，包括步骤：将碳酸锂颗粒分散于聚合物的有机溶剂溶液中制备悬浮液；通过喷雾干燥的方法处理悬浮液，即得到正极添加剂。7....

【专利技术属性】
技术研发人员：洪响，姜玲燕，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35