一种锂离子电池正极浆料及锂离子电池制造技术

本公开涉及一种锂离子电池正极浆料，该正极浆料包括正极活性材料和正极材料添加剂，所述正极材料添加剂包括Li2C2O4和MnO2。该正极浆料能够在短暂低电压4.5V下实现分解，完成对负极的补锂，避免了正极活性物质在持续高充电电压条件下发生的不可逆结构变化，从而提高电池的稳定性和循环性能。的稳定性和循环性能。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池正极浆料及锂离子电池


[0001]本申请涉及锂离子电池
，具体的，涉及一种锂离子电池正极浆料及锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池是一种二次电池(充电电池)，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li
+
在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li
+
从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。SEI膜，全称solidelectrolyteinterface，是具有固体电解质性质的钝化膜层，主要形成于电池的首次充放电过程中。SEI膜的形成会消耗大量的活性Li，造成容量的快速衰减。因此需要一种合适的补锂材料来补充锂离子电池体系中的活性Li。
[0003]现有技术中已知Li2C2O4材料能够分解产生Li
+
，从而作为一种补锂材料。但是Li2C2O4的分解电压高达4.7V，仅适用于高压锂离子电池体系，该分解电压显著高于多数正极材料的充电截止电压，容易造成结构的不可逆变化，严重影响锂离子电池的结构稳定性和循环性能。

技术实现思路

[0004]本公开的目的在于提供一种锂离子电池正极浆料以进一步提高锂离子电池的结构稳定性和循环性能。
[0005]为了实现上述目的，本公开的第一个方面提供了一种锂离子电池正极浆料，该正极浆料包括正极活性材料和正极材料添加剂，所述正极材料添加剂包括Li2C2O4和MnO2。
[0006]可选地，Li2C2O4的直径为50nm-20μm，MnO2的直径为50nm-5μm。
[0007]可选地，Li2C2O4的直径为100-500nm，MnO2的直径为50-200nm。
[0008]可选地，以所述正极添加剂的总质量为基准，Li2C2O4的质量分数为10-95wt％，MnO2的质量分数为5-90wt％。
[0009]可选地，以所述正极添加剂的总质量为基准，Li2C2O4的质量分数为40-60wt％；MnO2的质量分数为40-60wt％。
[0010]可选地，以所述锂离子电池正极浆料的总质量为基准，所述正极材料添加剂的质量分数为0.5-20wt％，优选为2-15wt％。
[0011]可选地，所述正极活性材料为选自LiCoO2、LiMn2O4、NCM和LiFePO4的至少一种。
[0012]本公开的第二个方面提供了一种锂离子电池，该锂离子电池包括正极和负极，所述正极包括集流体和涂覆在所述集流体上的正极浆料，所述正极浆料为上述的正极浆料。
[0013]可选地，所述锂离子电池为镍钴锰酸锂电池或尖晶石锰酸锂电池，所述正极材料添加剂中Li2C2O4的质量分数为70-95wt％。
[0014]可选地，所述锂离子电池为磷酸铁锂电池，所述正极材料添加剂中Li2C2O4的质量分数≤50wt％。
[0015]通过上述技术方案，本公开的正极浆料能够在低电压4.5V下实现分解，完成对负极的补锂，避免了正极活性物质在持续高充电电压条件下发生的不可逆结构变化，从而提高电池的稳定性和循环性能。
[0016]本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
[0017]以下对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
[0018]本公开的第一个方面提供了一种锂离子电池浆料，该正极浆料包括正极活性材料和正极材料添加剂，所述正极材料添加剂包括Li2C2O4和MnO2。
[0019]本公开的专利技术人通过大量实验发现，MnO2具有良好的导电性，且能催化Li2C2O4分解，因此MnO2可以使Li2C2O4具有更低的分解电压。将Li2C2O4和MnO2作为正极材料添加剂添加到正极材料体系，能够在短暂低电压4.5V下实现分解，完成对负极的补锂，避免了正极活性物质在持续高充电电压条件下发生的不可逆结构变化，从而提高电池的稳定性和循环性能。
[0020]根据本公开的第一个方面，Li2C2O4作为提供锂离子的活性材料，需要在催化剂的作用下分解，直径合适的Li2C2O4与催化剂接触时利于分解且不会影响比容量。MnO2作为催化剂，直径合适的MnO2可以与Li2C2O4颗粒充分接触，从而有利于Li2C2O4颗粒的分解供锂。本公开中Li2C2O4的直径可以为50nm-20μm，MnO2的直径可以为50nm-5μm；优选地，Li2C2O4的直径可以为100-500nm，MnO2的直径可以为50-200nm。
[0021]根据本公开的第一个方面，合适的Li2C2O4和MnO2的含量一方面可以分解提供锂离子并保证比容量，另一方面能够保证电池的结构稳定性和循环性能。本公开中，以所述正极添加剂的总质量为基准，Li2C2O4的质量分数可以为10-95wt％，MnO2的质量分数可以为5-90wt％。优选地，Li2C2O4的质量分数可以为40-60wt％；MnO2的质量分数可以为40-60wt％，在此范围内，MnO2催化剂的含量可以保证复合材料的分解电压不高于4.6V，不会对正极活性物质产生严重的影响，Li2C2O4活性材料的含量可以使得复合材料具有较高的比容量，不会影响其作为正极添加剂的补锂效果。
[0022]本公开的正极材料添加剂的制备方法没有限制，可以采用物理混合方法，也可以采用化学原位合成方法。采用物理混合方法时，可以将MnO2粉体和Li2C2O4粉体通过物理混合制得本公开的锂离子电池正极材料添加剂，混合方法可以选球磨，砂磨等方法；采用化学原位合成方法时，可以将MnO2粉体和可溶性锂盐加入水中，搅拌中加入可溶性草酸盐溶液，使得Li2C2O4沉淀出来，制得本公开的锂离子电池正极材料添加剂。可溶性锂盐选自LiCl、LiOH、LiNO3和Li2SO4中的一种或多种，可溶性草酸盐选自K2C2O4、Na2C2O4和H2C2O4中的一种或多种。
[0023]根据本公开的第一个方面，所述正极材料添加剂的质量分数可以为0.5-20wt％，优选为2-15wt％。
[0024]根据本公开的第一个方面，所述正极活性材料可以选自LiCoO2、LiMn2O4、NCM和LiFePO4的至少一种。
[0025]本公开的第二个方面提供了一种锂离子电池，该锂离子电池包括正极和负极，所
述正极包括集流体和涂覆在所述集流体上的正极浆料，所述正极浆料为上述的正极浆料。
[0026]锂离子电池中的Li2C2O4在首次充电过程中并不会分解，而是在电池过充时才会分解放出CO2气体，从而提高电池内部气压，提前启动安全保护装置，启动防爆阀，可以防止正极材料过充时的热失控，提高电池过充安全性。作为一种优选的实施方式，当锂离子电池为镍钴锰酸锂电池或尖晶石锰酸锂电池，所述正极材料添加剂中Li2C2O4的质量分数可以为70-95wt％。当锂离子电池为磷酸铁锂电池，所述正极材料添加剂中Li2C2O4的质量分数可以≤50wt％。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池正极浆料，其特征在于，该正极浆料包括正极活性材料和正极添加剂，所述正极添加剂包括Li2C2O4和MnO2。2.根据权利要求1所述的锂离子电池正极浆料，其中，Li2C2O4的直径为50nm-20μm，MnO2的直径为50nm-5μm。3.根据权利要求2所述的锂离子电池正极浆料，其中，Li2C2O4的直径为100-500nm，MnO2的直径为50-200nm。4.根据权利要求1所述的锂离子电池正极浆料，其中，以所述正极添加剂的总质量为基准，Li2C2O4的质量分数为10-95wt％，MnO2的质量分数为5-90wt％。5.根据权利要求4所述的锂离子电池正极浆料，其中，以所述正极添加剂的总质量为基准，Li2C2O4的质量分数为40-60wt％；MnO2的质量分数为40-60wt％。6.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李娜，焦晓朋，李世彩，韩晓燕，乔璐璐，
申请(专利权)人：深圳市比亚迪锂电池有限公司，
类型：发明
国别省市：