电极浆料添加剂及其制备方法、正极和锂离子电池技术

本申请公开了一种电极浆料添加剂及其制备方法、正极和锂离子电池。本申请中，所述电极浆料添加剂包括寡聚物，所述寡聚物具有如式Ⅰ所示的重复单元，式Ⅰ中各基团的定义如本文上下文所述。本发明专利技术提供的电极浆料添加剂从电池产热的原理出发，从正极端改善电极安全性能，有效抑制电池热失控。有效抑制电池热失控。有效抑制电池热失控。

【技术实现步骤摘要】
电极浆料添加剂及其制备方法、正极和锂离子电池


[0001]本专利技术涉及二次电池领域，特别涉及电极浆料添加剂及其制备方法、正极和锂离子电池。

技术介绍

[0002]人们对高性能储能电子设备日益增长的需求极大的推动了锂离子电池的发展，为了追求高能量密度，具有高理论比容量的电极材料(如硅，磷等)常被用在锂离子电池中。
[0003]但是，在组装电池过程中的不当操作和电极材料结构不稳定等问题会引发电池的热失控并导致电池着火或爆炸，这极大的限制了锂离子电池的应用。因此，研究影响电池热失控的因素对锂离子电池至关重要。为了提高电池的安全性，科学家们做了极大的努力并取得了一些进步，包括改进电池隔膜、集流体、电极材料和电池管理系统等。但是，即使是最先进的手机和电动汽车中使用的锂电池，只要它们使用高度易燃的有机电解液，火灾事故就有可能发生。一般的热失控会影响电池的正常运转，如果热量只在电池内部传播时不会对人类造成危险，但在正极材料或周围环境提供的氧气支撑下有机电解液燃烧时会使电池发生爆炸而释放出巨大能量，严重影响人类安全。
[0004]锂离子电池的热失控可以总结为以下三个阶段：第一，电池出现过热阶段，当电池过充时会造成电池内短路；第二，电池蓄热，放气阶段，电池过热导致的热量逐渐累积就会伴随第二阶段的开始，即随着电池温度持续升高时，电池正极材料氧化电解液产生氧正自由基，氧负自由基具有很高的氧化活性可以进一步氧化电解液，被氧化正极材料也发生释氧，产生过渡金属离子，过渡金属离子通过电解液到电池负极上，负极的固体电解质界面膜会发生分解，随着锂负极和电解液之间发生的副反应，放出可燃气体，副反应的发生会使电池温度持续升高，当温度超过130℃时，聚丙烯(PP)/聚乙烯(PE)隔膜会发生热收缩或融化，这会加速电池内部短路，此外，三元、钴酸锂等正极材料也会发生分解，放出大量的热并产生氧气。另外，不同充电状态下锂化的石墨、硅等负极材料的活泼性较高，一旦电池受到较大压力产生断裂而暴露在空气中时，负极材料极易发生氧化反应而放热。第三，燃烧，爆炸阶段。前两个阶段积累了大量的热和可燃性气体，这为具有高挥发性可燃的有机电解液发生爆炸提供了必要条件从而引起电池的着火和爆炸。
[0005]由于第三阶段的爆炸燃烧是瞬时的，因此在第二阶段将热失控抑制住是现在改善电池安全的主要手段，本领域急需寻找从正极端改善电极安全性能的有效方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种正极浆料添加剂，缓解电池内部过热，使得正极端安全性能得以提高。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术第一方面提供了一种电极浆料添加剂，所述电极浆料添加剂包括寡聚物，所述寡聚物具有如式Ⅰ所示的重复单元，
[0008][0009]式中，L1和L2分别独立地为其中l为1至6的整数，m为1至6的整数，且k为1至6的整数；
[0010]B1和B2分别独立地选自腈基、异腈基、烷基、羧甲基和氨基；
[0011]n为2至1000的整数。
[0012]在一些优选的方案中，n为2至800；更优选地，n为100至600；更优选地，n为200至500，例如500。
[0013]在一些优选的方案中，所述电极浆料添加剂为所述寡聚物。
[0014]在一些优选的方案中，所述寡聚物具有如式Ⅱ所示的重复单元，
[0015][0016]式中，m为1至6的整数。
[0017]在一些优选的方案中，式Ⅱ中，m为1、2、3或4，例如1。
[0018]在一些优选的方案中，所述寡聚物具有如式Ⅲ所示的重复单元，
[0019][0020]式中，式Ⅲ中，m为1至6的整数。
[0021]在一些优选的方案中，式Ⅲ中，m为1、2、3或4，例如1。
[0022]在一些优选的方案中，所述寡聚物的制备包括步骤：使式Ⅳ化合物聚合形成所述寡聚物；
[0023][0024]式中，L1为其中l为1至6的整数，m为1至6的整数，且k为1至6的整数；
[0025]B1选自腈基、烷基和氨基。
[0026]在一些优选的方案中，所述式Ⅳ化合物的制备包括步骤：使式
Ⅴ
所示化合物水解形成所述式
Ⅴ
化合物，
[0027][0028]其中，R1、R2和R3分别独立地选自卤素、C
1～4
烷基和至少一个氢原子被C
1～4
烷氧基取代的C
1～4
烷基，例如：Cl、Br、I、甲基、乙基或
[0029]本专利技术第二方面提供了本专利技术第一方面提供的电极浆料添加剂的制备方法，所述方法包括步骤：
[0030]制备所述寡聚物；
[0031]其中，所述制备所述寡聚物包括步骤：使式Ⅳ化合物聚合形成所述寡聚物；
[0032][0033]式中，L1为其中l为1至6的整数，m为1至6的整数，且k为1至6的整数；
[0034]B1选自腈基、烷基和氨基。
[0035]本专利技术第三方面提供了一种正极浆料，所述正极浆料包括本专利技术第一方面所述电极浆料添加剂、正极活性物质、粘结剂和导电剂。
[0036]在一些优选的方案中，相对于正极浆料的总质量，所述电极浆料添加剂的质量百分含量为0.5～5％，更优选为1～3％，例如2％。
[0037]本专利技术第四方面提供了一种正极极片，所述正极极片由所述正极浆料涂布在集流体上进行热辊压处理形成。
[0038]在一些优选的方案中，所述集流体为铝箔。
[0039]基于有利于后续辊压处理的过程中将涂层压实，在一些优选的方案中，所述涂布的厚度为0.1～100μm；
[0040]所述涂布的宽度为0.1～1000mm；
[0041]所述涂布的面密度为0.1～100mg/cm2，例如5mg/cm2。
[0042]在一些优选的方案中，所述涂布的方法可选刮刀涂布、转移涂布或挤压涂布等方式，优选转移涂布，对涂布后的极片进行热辊压处理，以获得正极极片。
[0043]本专利技术第五方面提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池包括正极极片、负极极片、隔膜和电解液。
[0044]本专利技术中制备负极极片的方法可以参考本领域常规的负极极片制备方法，例如：通过将导电剂、粘结剂CMC、活性材料、有机溶剂和去离子水混合的方式，获得负极浆料，然后将所得负极浆料涂布于铜箔上，进行热辊压处理以获得负极极片。
[0045]本专利技术所述的锂离子电池中所用隔膜没有特殊限定，可以是本领域常用的聚乙烯隔膜、聚丙烯隔膜等。
[0046]本专利技术所述的锂离子电池中所用的电解液可以包括非水溶剂、锂盐和添加剂；其中非水溶剂优选为环状碳酸酯(PC、EC)、链状碳酸酯(例如：DEC、DMC、EMC)或其组合；所述锂盐选自LiPF6、LiClO4、LiBF4、和LiAsF6，优选为LiPF6；所述添加剂可根据其功能选择添加，例如：成膜添加剂、导电添加剂、阻燃添加剂、过充保护添加剂、改善低温性能的添加剂等。在一些优选的方案中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电极浆料添加剂，其特征在于，所述电极浆料添加剂包括寡聚物，所述寡聚物包括式Ⅰ所示的重复单元，式Ⅰ中，L1和L2分别独立地为其中l为1至6的整数，m为1至6的整数，且k为1至6的整数；B1和B2分别独立地选自腈基、异腈基、烷基、羧甲基和氨基；n为2至1000的整数。2.根据权利要求1所述的电极浆料添加剂，其特征在于，所述寡聚物包括式Ⅱ所示的重复单元，式Ⅱ中，m为1至6的整数。3.根据权利要求1所述的电极浆料添加剂，其特征在于，所述寡聚物包括式Ⅲ所示的重复单元，式Ⅲ中，m为1至6的整数。4.一种制备根据权利要求1所述的电极浆料添加剂的方法，其特征在于，所述方法包括：制备所述寡聚物；其中，所述制备所述寡聚物包括：使式Ⅳ所示的化合物聚合形成所述寡聚物，
式Ⅳ中，L1为其中l为1至6的整数，m为1至6的整数，且k为1至6的整数；B1选自腈基、烷基和氨基。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述制备所述寡聚物还包括：制备所述式Ⅳ所示的化合物；其中，所示制备所述式...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：远景睿泰动力技术上海有限公司，
类型：发明
国别省市：