本发明专利技术公开了用于锂离子电池的正极材料、正极极片和锂离子电池。其中，正极材料包括：NCM三元材料和正温度系数热敏电阻材料，所述NCM三元材料具有如式(I)所示的组成，LiNixCoyMn1‑x‑yO2(I)式(I)中，x和y同时满足：0.6≤x≤0.8，0.1≤y≤0.2，1‑x‑y>0。该正极材料中通过采用正温度系数热敏电阻材料，在电池发生短路、针刺等滥用情况下，极片和电池内阻可迅速上升，从而减小电池发热量，提高电池安全性能。
Cathode materials, cathode plates and lithium-ion batteries for lithium-ion batteries
The invention discloses cathode materials, cathode plates and lithium ion batteries for lithium ion batteries. Among them, the cathode material includes: NCM ternary material and positive temperature coefficient thermistor material. The NCM ternary material has the composition shown in formula (I). In LiNixCoyMn1 x yO2 (I), both X and Y satisfy: 0.6 x 0.8, 0.1 y 0.2, 1 x y > 0. The positive temperature coefficient thermistor material is used in the cathode material. When the battery is short-circuited and needle-punched, the internal resistance of the plate and the battery can rise rapidly, thus reducing the calorific value of the battery and improving the safety performance of the battery.
【技术实现步骤摘要】
用于锂离子电池的正极材料、正极极片和锂离子电池
本专利技术涉及电池领域，具体而言，本专利技术涉及用于锂离子电池的正极材料、正极极片和锂离子电池。
技术介绍
锂离子动力电池具有电压高，能量密度大，循环性能好，自放电小，无记忆效应，工作温度范围宽等优点。随着市场需求，电动汽车对单体电池的安全性能和能量密度提出更高的要求。为了提高电池的安全性能，传统的方法是在电解液中添加阻燃添加剂，或者采用PP、PE、PP-PE-PP单面陶瓷涂层隔膜。电解液中添加阻燃添加剂，安全性能得到提高，但是电解液电导率下降，影响电池的放电性能。采用PP、PE、PP-PE-PP单面陶瓷涂层隔膜，虽然有效地增加电池的安全使用性，但是常规PP、PE、PP-PE-PP隔膜的熔点为160℃左右，经过涂层处理后熔点上升至180℃左右，安全性能改善有限。正温度系数热敏电阻材料(PTC材料)具有正温度响应特征，在居里温度附近随温度升高其电阻会急剧增大。基于以上因素，现阶段一些商业电池组一般在外部附带上PTC元件或者在电池头部附带上PTC元件，但是这些元件远离电极、电解液界面，对热失控不能起到及时的监控和抑制作用。专利CN107851833A中通过在软包装电池增加外部袋，外部袋中注入诸如十二氟-2-甲基戊-3-酮之类的安全成分，在电池着火时发生作用。此方法不能阻止电池发热阶段起火现象的发生，而且会减小电池能量密度。专利CN103474599A中通过设置安全阀的方式，在电池起火爆炸时能够泄压，能够起到减缓安全事故范围的目的，但是不能从根本上解决电池着火的问题。专利CN107732318A中通过在圆柱电池卷芯外侧的负极片末端不进行负极活性物质涂层，以及添加绝缘层，来缓解发热时短路的几率，但是正负极极片之间的安全性能无法进行改善。专利CN108448160A中通过在正负极极片与隔膜的接触面设置缓冲层，缓解电池短路的几率，但是当锂枝晶变大刺穿隔膜时，电池发热量不会减少。综上所述，现有的提升锂离子电池安全性能的手段仍有待改进。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出用于锂离子电池的正极材料、正极极片和锂离子电池。其中，该正极材料中通过采用正温度系数热敏电阻材料，在电池发生短路、针刺等滥用情况下，极片和电池内阻可迅速上升，从而减小电池发热量，提高电池安全性能。在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种用于锂离子电池的正极材料，其特征在于，包括：NCM三元材料和正温度系数热敏电阻材料，所述NCM三元材料具有如式(I)所示的组成，LiNixCoyMn1-x-yO2(I)式(I)中，x和y同时满足：0.6≤x≤0.8，0.1≤y≤0.2，1-x-y>0。根据本专利技术实施例的正极材料，一方面通过采用高镍含量的NCM三元材料，可以显著提高该正极材料所制成电池的能量密度；另一方面通过采用PTC材料，当电池发生短路、针刺等滥用情况而温度超过安全范围时，PTC材料的电阻随温度的升高而急剧升高，从而使电池中极片和电池内阻迅速上升，进而减小电池发热量，提高电池安全性能。此外，高镍NCM三元材料的能量密度高，所制成的电池滥用情况下发热量大，容易出现隔膜收缩、正负极接触短路的情况。PTC材料与高镍NCM三元材料的结合使用，可以有效抑制高镍NCM三元材料在滥用情况下的发热，有利于维持隔膜结构，提高电池安全性能。另外，根据本专利技术上述实施例的正极材料还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，所述正温度系数热敏电阻材料选自钛酸钡系材料。在本专利技术的一些实施例中，所述正温度系数热敏电阻材料为BaTiO3，或掺杂有Sr或Pb的BaTiO3。在本专利技术的一些实施例中，所述正温度系数热敏电阻材料的含量为所述正极材料的0.2wt％～5wt％。在本专利技术的另一方面，本专利技术提出了一种用于锂离子电池的正极极片。根据本专利技术的实施例，包括：正极集流体和形成在所述正极集流体表面的正极材料，所述正极材料包括上述实施例的正极材料。该正极极片通过采用上述实施例的正极材料，具有前文针对该正极材料所描述的全部特征和优点，在此不再赘述。总得来说，该正极极片具有优异的电化学性能和安全性能。在本专利技术的再一方面，本专利技术提出了一种锂离子电池。根据本专利技术的实施例，该锂离子电池包括：上述实施例的正极极片、隔膜、负极极片和电解液。根据本专利技术实施例的锂离子电池通过采用上述实施例的正极极片，在具有高能量密度的同时，具有优异的安全性能。另外，根据本专利技术上述实施例的锂离子电池还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，所述隔膜包括基体、第一涂层和第二涂层，所述第一涂层和所述第二涂层分别形成在所述基体的两面。在本专利技术的一些实施例中，所述基体由聚乙烯和/或聚丙烯形成。在本专利技术的一些实施例中，所述基体的厚度为9～30μm，孔隙率为40％～60％，透气度为50～550cm3/s。在本专利技术的一些实施例中，所述第一涂层和所述第二涂层分别独立地由Al2O3和/或SiO2形成。在本专利技术的一些实施例中，所述第一涂层和所述第二涂层的厚度分别独立地为0.5～8μm。在本专利技术的一些实施例中，所述锂离子电池进一步包括：外壳、正极端子和负极端子；其中，所述外壳适于容纳所述正极极片、所述隔膜、所述负极极片和所述电解液；所述正极端子设在所述外壳上，且与所述正极极片相连；所述负极端子设在所述外壳上，且与所述负极极片相连。在本专利技术的一些实施例中，所述外壳为塑壳、铝壳、钢壳或铝塑膜。在本专利技术的一些实施例中，所述正极端子为铝材质。在本专利技术的一些实施例中，所述负极端子为铜镀镍材质。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种用于锂离子电池的正极材料，其特征在于，包括：NCM三元材料和正温度系数热敏电阻材料，所述NCM三元材料具有如式(I)所示的组成，LiNixCoyMn1-x-yO2(I)式(I)中，x和y同时满足：0.6≤x≤0.8，0.1≤y≤0.2，1-x-y>0。根据本专利技术实施例的正极材料，一方面通过采用高镍含量的NCM三元材料，可以显著提高该正极材料所制成电池的能量密度；另一方面通过采用PTC材料，当电池发生短路、针刺等滥用情况而温度超过安全范围时，PTC材料的电阻随温度的升高而急剧升高，从而使电池中极片和电池内阻迅速上升，进而减小电池发热量，提高电池安全性能。此外，高镍NCM三元材料的能量密度高，所制成的电池滥用情况下发热量大，容易出现隔膜收缩、正负极接触短路的情况。PTC材料与高镍NCM三元材料的结合使用，可以有效抑制高镍NCM三元材料在滥用情况下的发本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于锂离子电池的正极材料，其特征在于，包括：NCM三元材料和正温度系数热敏电阻材料，所述NCM三元材料具有如式(I)所示的组成，LiNixCoyMn1‑x‑yO2 (I)式(I)中，x和y同时满足：0.6≤x≤0.8，0.1≤y≤0.2，1‑x‑y>0。
【技术特征摘要】
1.一种用于锂离子电池的正极材料，其特征在于，包括：NCM三元材料和正温度系数热敏电阻材料，所述NCM三元材料具有如式(I)所示的组成，LiNixCoyMn1-x-yO2(I)式(I)中，x和y同时满足：0.6≤x≤0.8，0.1≤y≤0.2，1-x-y>0。2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述正温度系数热敏电阻材料选自钛酸钡系材料。3.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述正温度系数热敏电阻材料为BaTiO3，或掺杂有Sr或Pb的BaTiO3。4.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述正温度系数热敏电阻材料的含量为所述正极材料的0.2wt％～5wt％。5.一种用于锂离子电池的正极极片，其特征在于，包括：正极集流体和形成在所述正极集流体表面的正极材料，所述正极材料包括权利要求1～4任一项所述的正极材料。6.一种锂离子电池，其特征在于，包括：权利要求5所述的正极极片、隔膜、负极极片和电解液。7.根据权利要求6所...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕豪杰，杨重科，张金涛，
申请(专利权)人：深圳鸿鹏新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44
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