电极添加剂及其制备方法、正极片技术

本申请属于电池技术领域，尤其涉及一种电极添加剂及其制备方法，以及一种正极片。其中，电极添加剂的制备方法，包括步骤：将钛源、铝源、磷酸根、锂源、酸性络合剂、碱液和醇类溶剂混合形成溶胶后，干燥得到磷酸钛铝锂前驱体；在惰性气氛下对所述磷酸钛铝锂前驱体进行第一次烧结处理后，在含有氧气的混合气氛下进行第二次烧结处理，得到电极添加剂；所述电极添加剂包括多孔的磷酸钛铝锂内核、填充在所述磷酸钛铝锂内核孔隙中的碳材料，以及包覆在所述磷酸钛铝锂内核外表面的碳壳层。本申请电极添加剂的制备方法，在生成磷酸钛铝锂的同时原位生成碳材料填充和包覆层，工艺简便，效率高，适用于工业化大规模生产和应用。用于工业化大规模生产和应用。用于工业化大规模生产和应用。

【技术实现步骤摘要】
电极添加剂及其制备方法、正极片


[0001]本申请属于电池
，尤其涉及一种电极添加剂及其制备方法，以及一种正极片。

技术介绍

[0002]锂离子电池作为绿色环保新能源，具有可靠性好，安全性高，体积小，重量轻等优点，目前已经被广泛的应用于数码类产品、电动汽车、军工产品等领域。随着各行各业对新能源应用的需求和重视，对锂离子电池的使用寿命、安全性和低成本要求也越来越高，目前锂离子电池也向着高寿命、高安全、高倍率和低成本的方向发展。目前，由于商用锂离子电池正极材料自身离子电导率较低，在大倍率充放电过程中，其电极涂层上下极易出现较大极化，电极材料得不到充分利用，从而导致在实际应用过程中正极材料的理论容量得不到发挥，其电化学性能也较差。同时，电解液难以渗透进入电极涂层内部提高离子传输；特别是在低温环境下，电解液流动性减弱、电导率急剧降低，更加阻碍了电极涂层内部的离子传输效率。
[0003]磷酸钛铝锂(LATP)，具有良好的离子电导率、低电子电导率、良好化学相容性和稳定的电化学性能，目前广泛应用于固态电解质。但应用于锂离子电池正极的快离子导体添加剂，仍存在电子电导率较低的问题。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供一种电极添加剂及其制备方法，以及一种正极片，旨在一定程度上解决现有锂离子电池正极电导率低，影响电池循环性能和倍率性能的问题。
[0005]为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：
[0006]第一方面，本申请提供一种电极添加剂的制备方法，包括以下步骤：
>[0007]将钛源、铝源、磷酸根、锂源、酸性络合剂、碱液和醇类溶剂混合形成溶胶后，干燥得到磷酸钛铝锂前驱体；
[0008]在惰性气氛下对所述磷酸钛铝锂前驱体进行第一次烧结处理后，在含有氧气的混合气氛下进行第二次烧结处理，得到电极添加剂；所述电极添加剂包括多孔的磷酸钛铝锂内核、填充在所述磷酸钛铝锂内核孔隙中的碳材料，以及包覆在所述磷酸钛铝锂内核外表面的碳壳层。
[0009]第二方面，本申请提供一种电极添加剂，所述电极添加剂包括多孔的磷酸钛铝锂内核、填充在所述磷酸钛铝锂内核孔隙中的碳材料，以及包覆在所述磷酸钛铝锂内核外表面的碳壳层。
[0010]第三方面，本申请提供一种正极片，所述正极片中包含有质量百分含量为0.1％～20％的上述电极添加剂。
[0011]本申请第一方面提供的电极添加剂的制备方法，在生成磷酸钛铝锂的同时原位生成碳材料填充和包覆层，工艺简便，效率高，适用于工业化大规模生产和应用。制备的电极
添加剂，磷酸钛铝锂内核，具有高离子电导率，且多孔结构可以增大接触比表面积，增多活性位点，缩短传输路径；内核中填充的碳材料和碳包覆壳层具有优异的电子传输效率，通过对内核的填充和包覆，在保证添加剂高离子电导率的同时显著提高了电子电导率，使其成为离子/电子双快导体添加剂。应用到电极中后，可在电极涂层内部构筑离子/电子固相双传输通道，减小阻抗，增大离子/电子传输速率，从而提升倍率性能和快充能力。同时减少有机电解液注液量，从而增强电池安全性，改善锂离子电池正极电极的电化学性能，提升其大倍率循环性能。另外，本申请具有离子/电子固相传输通道的电极添加剂，在电极层内构筑的固相传输通道几乎不受温度变化的影响，可以保证电极层内的离子/电子传输不受温度影响，从而改善电池的温度适应性，抑制高/低温环境下的容量衰减。
[0012]本申请实施例第二方面提供一种电极添加剂，电极添加剂包括多孔的磷酸钛铝锂内核、填充在磷酸钛铝锂内核孔隙中的碳材料，以及包覆在磷酸钛铝锂内核外表面的碳壳层。
[0013]本申请第三方面提供的正极片中包含有质量百分含量为0.1％～20％的上述的电极添加剂，该电极添加可在正极片层内部构筑离子/电子固相双传输通道，减小阻抗，增大离子/电子传输速率，从而提升倍率性能和快充能力。同时减少有机电解液注液量，从而增强电池安全性，改善锂离子电池正极片的电化学性能，提升其大倍率循环性能。另外，在正极片层内构筑的固相传输通道几乎不受温度变化的影响，可以保证正极片层内的离子/电子传输不受温度影响，从而改善电池的温度适应性，抑制高/低温环境下的容量衰减。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0015]图1是本申请实施例3～6和对比例1正极片的1C循环性能测试图；
[0016]图2是本申请实施例3～6和对比例1正极片的倍率性能测试图；
[0017]图3是本申请实施例1中电极添加剂的XRD测试图；
[0018]图4～5是本申请实施例1中电极添加剂的SEM形貌图。
具体实施方式
[0019]为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0020]本专利技术中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0021]本专利技术中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a，b或c中的至少一项(个)”，或，“a，b和c中的至少一项(个)”，均可以表示：
a，b，c，a
‑
b(即a和b)，a
‑
c，b
‑
c，或a
‑
b
‑
c，其中a，b，c分别可以是单个，也可以是多个。
[0022]应理解，在本专利技术的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，部分或全部步骤可以并行执行或先后执行，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本专利技术实施例的实施过程构成任何限定。
[0023]在本专利技术实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本专利技术。在本专利技术实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
[0024]本专利技术实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本专利技术实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本专利技术实施例说明书公开的范围之内。具体地，本专利技术实施例说明书中的质量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
[0025]本申请实施例第一方面提供一种电极添加剂的制备方法，包括以下步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电极添加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将钛源、铝源、磷酸根、锂源、酸性络合剂、碱液和醇类溶剂混合形成溶胶后，干燥得到磷酸钛铝锂前驱体；在惰性气氛下对所述磷酸钛铝锂前驱体进行第一次烧结处理后，在含有氧气的混合气氛下进行第二次烧结处理，得到电极添加剂；所述电极添加剂包括多孔的磷酸钛铝锂内核、填充在所述磷酸钛铝锂内核孔隙中的碳材料，以及包覆在所述磷酸钛铝锂内核外表面的碳壳层。2.如权利要求1所述的电极添加剂的制备方法，其特征在于，所述第一次烧结处理的条件包括：在温度为600～1000℃的惰性气氛下，烧结处理1～15h；和/或，所述第二次烧结处理的条件包括：在温度为600～1000℃，氧含量1％～20％的混合气氛下烧结处理1～15h。3.如权利要求1或2所述的电极添加剂的制备方法，其特征在于，制备所述磷酸钛铝锂前驱体的步骤中，还包括将硅源、锗源、锡源、钪源、镓源、钇源、镧源中的至少一种掺杂源，与钛源、铝源、磷酸根、锂源、酸性络合剂、碱液和醇类溶剂混合形成溶胶后，干燥的得到磷酸钛铝锂前驱体；和/或，所述干燥处理的步骤包括：在温度为50～90℃的负压条件下，使混合溶胶成粘稠状后，在温度为90～200℃的条件下干燥处理，得到干燥的所述磷酸钛铝锂前驱体。4.如权利要求3所述的电极添加剂的制备方法，其特征在于，所述钛源选自：钛酸四丁酯和/或四氯化钛；和/或，所述铝源选自：硝酸铝、磷酸铝、氯化铝、氢氧化铝中的至少一种；和/或，所述磷酸根选自：磷酸、磷酸氢铵、磷酸二氢铵铝中的至少一种；和/或，所述锂源选自：碳酸锂、氢氧化锂、磷酸锂、硝酸锂、硫酸锂铝中的至少一种；和/或，所述醇类溶剂选自：甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇、丙三醇中的至少一种；和/或，所述碱液选自：氨水、氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种；和/或，所述酸性络合剂选自：柠檬酸、苹果酸、丙二酸、丁二酸、琥珀酸、羟基乙酸、氨基乙酸、乳酸、酒石酸、乙二胺四乙酸中的至少一种。5.如权利要求4所述的电极添加剂的制备方法，其特征在于，所述磷酸钛铝锂内核的化学通式为Li
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【专利技术属性】
技术研发人员：裴现一男，万远鑫，孔令涌，赵中可，任望保，
申请(专利权)人：深圳市德方纳米科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：