【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池，具体而言，涉及一种电池正极片及包括其的锂离子电池。
技术介绍
1、锂离子电池因其体积小、能量密度高、寿命长等特点被广泛的应用于电动汽车、智能手机、笔记本电脑等领域。然而由于其自身的化学特性，容易发生热失控进而引起安全事故，例如，锂离子电池在发生过充、过放或机械损伤等情况时会产生大量热量，一旦未及时处理，电池内部会迅速温度升高同时产生大量气体，进而发生爆炸或引发火灾。因此，如何提高锂离子电池的热安全性是目前亟待解决的重大问题。
2、目前常用的方法包括使用电解液阻燃添加剂、增加安全阀或者使用隔热涂层等方式提升锂离子电池的热安全性，但这些方式会带来电性能恶化、成本上升、制造难度大等问题。因此，针对目前锂离子电池容易因热滥用造成的重大安全问题，亟需出现一种能够提升锂离子电池热安全性的技术。
技术实现思路
1、本专利技术旨在提供一种电池正极片及包括其的锂离子电池，正极片中含有添加剂石墨烯复合相变微球，可以通过石墨烯复合相变微球中相变材料的结构相变吸收并储存部分热量，避免了锂离子电池在极端条件下使用时易发生热失控等问题，有效提升了电池的热安全性，同时，石墨烯复合相变微球的复合结构降低甚至避免了内部相变材料发生泄漏，从而避免了影响锂离子电池性能。
2、为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种电池正极片，包括集流体和位于所述集流体至少一侧的功能层，所述功能层含有添加剂石墨烯复合相变微球；所述石墨烯复合相变微球的内核为相变材料，外壳为石
3、在本专利技术的一个实施方式中，所述石墨烯复合相变微球内部的相变材料泄露率ω不超过4.3％。
4、本专利技术中的泄漏率ω的计算公式为m0为石墨烯复合相变微球的初始质量，mn为石墨烯复合相变微球加热后的质量，以减少的重量与原始重量之比计算得出。
5、具体地，将石墨烯复合相变微球在60℃加热180min，以减少的重量与原始重量之比计算得出。
6、即，石墨烯复合相变微球的初始质量记为m0，随后置于60℃下加热，每隔30min取出晾至常温后称重。第一次加热30min后所称重量记为m1，依次类推第n次加热30min后所称重量记为mn，泄露率ω的计算公式为：
7、
8、在本专利技术的一个实施方式中，所述石墨烯复合相变微球的相变材料泄露率ω不超过2％，优选不超过0.1％，更优选不超过0.03％。
9、在本专利技术的一个实施方式中，所述石墨烯复合相变微球的导热系数为30～70w/m.k；优选为50～70w/m.k。
10、由于锂离子电池在极端条件下使用时易发生热失控，石墨烯复合相变微球中相变材料的结构相变能够吸收并储存部分热量，通过将石墨烯复合相变微球的导热系数控制在上述范围内，可以获得更高的吸热储热速率，使得石墨烯复合相变微球更快的吸收和释放热量，达到快速反应的功能，更有利于防止锂离子电池出现热失控引发安全事故，提升锂离子电池热安全性能。
11、在本专利技术的一个实施方式中，所述石墨烯复合相变微球的热焓值范围为140～230j/g，优选为170～230j/g。
12、通过将石墨烯复合相变微球的热焓值控制在上述范围内，能够快速吸收、释放足够多的热量，使得石墨烯复合相变微球吸收和释放的热量更多，这样锂离子电池温度维持在更加适宜的范围，更有利于防止锂离子电池出现热失控引发安全事故，提升锂离子电池热安全性能。
13、在本专利技术的一个实施方式中，添加剂石墨烯复合相变微球占功能层总质量的0.1wt％～5wt％；优选为0.3wt％～2wt％。
14、示例性地，0.3wt％，0.5wt％，0.7wt％，1.0wt％，1.2wt％，1.4wt％，1.6wt％，1.8wt％，2.0wt％。
15、本专利技术通过控制石墨烯复合相变微球的添加量，能够更好地在提升锂离子电池热安全性的同时保证能量密度之间两者平衡，如果石墨烯复合相变微球的添加量太高，则能量密度容易损失较多；相反，如果石墨烯复合相变微球的添加量太低，则在锂离子电池热量达到阈值时吸收足够的热量改善热安全性方面存在一定的难度。
16、在本专利技术的一个实施方式中，所述石墨烯复合相变微球中，与锂离子电池正极直接接触的外部石墨烯包覆层中，c元素含量为80wt％～100wt％，o元素含量为0wt％～20wt％，s元素含量为0wt％～1wt％，各元素含量之和为100wt％。
17、通过限定石墨烯复合相变微球中外部包覆层的碳含量，使其在较高的范围内，同时控制了其他元素的含量，更好地保证了其电子的导电性。
18、优选地，所述石墨烯复合相变微球中，c元素含量为95wt％～100wt％，o元素含量为0wt％～5wt％，s元素含量为0wt％～0.1wt％，各元素含量之和为100wt％。
19、在本专利技术的一个实施方式中，所述石墨烯复合相变微球的粒径dv50为3μm～20μm；优选为3μm～10μm。
20、示例性地，3μm，4μm，5μm，6μm，7μm，8μm，9μm，10μm。
21、通过将石墨烯复合相变微球的粒径控制在上述范围内，更有利于复合微球与正极活性物质平均粒径的匹配，能够更好地保证良好的吸热储热效果。如果粒径太高且超过正极活性物质的平均粒度，容易影响锂离子电池正极片的压实密度，造成能量密度的损失；相反，如果粒径太低石墨烯壳层内包覆的相变材料过少，难以起到良好的吸热储热效果。
22、在本专利技术的一个实施方式中，所述石墨烯复合相变微球的电阻率不高于0.5ω.cm；优选不高于0.2ω.cm。
23、考虑到电阻率越高，对电子传导的阻碍越大，本专利技术将石墨烯复合相变微球的电阻率控制在上述数值以下时，其作为导电剂使用时导电性能更加优异。
24、在本专利技术的一个实施方式中，所述石墨烯复合相变微球的微观形貌为颗粒状，表层由石墨烯片连接而成，带有不同程度的褶皱堆积。
25、在本专利技术的一个实施方式中，石墨烯片的片径为1～100μm，优选为20～80μm。
26、石墨烯的片径是指石墨烯完全舒展开的面上直径，其尺寸大小主要影响到复合相变微球壳层的包覆状态，片径过低会包覆不均匀容易造成漏液，片径过大石墨烯片易发生褶皱，造成壳体过厚而降低相变材料的载量，因此本专利技术优选将石墨烯的片径控制在上述范围内。
27、在本专利技术的一个实施方式中，所述功能层还包括正极活性材料、导电剂和粘接剂；所述正极活性材料包括钴酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂中的一种或多种；所述导电剂包括乙炔黑、多壁碳纳米管、单壁碳纳米管、石墨烯、碳纤维和导电石墨中的一种或多种；所述粘接剂包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯腈和聚酰亚胺中的一种或多种。
28、在本专利技术的一个实施方式中，所述石墨烯复合相变微球的制备步骤包括：将相变材料和氧化石墨烯溶液混合，得到混合液；对混合液进行预还原，造粒，并对获得的预还原石墨烯复合相变微球进行本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电池正极片，其特征在于，包括集流体和位于所述集流体至少一侧的功能层，所述功能层含有添加剂石墨烯复合相变微球；所述石墨烯复合相变微球的内核为相变材料，外壳为石墨烯包覆层。
2.根据权利要求1所述的电池正极片，其特征在于，所述石墨烯复合相变微球中相变材料的泄露率ω不超过4.3％，优选不超过2％，更优选不超过0.1％，进一步优选不超过0.03％。
3.根据权利要求1所述的电池正极片，其特征在于，所述石墨烯复合相变微球的导热系数为30～70W/m.k；优选为50～70W/m.k；
4.根据权利要求1所述的电池正极片，其特征在于，所述添加剂石墨烯复合相变微球占功能层总质量的0.1wt％～5wt％，优选为0.3wt％～2wt％。
5.根据权利要求1所述的电池正极片，其特征在于，所述石墨烯复合相变微球中，C元素含量为80wt％～100wt％，O元素含量为0wt％～20wt％，S元素含量为0wt％～1wt％，各元素含量之和为100wt％；
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电池正极片，其特征在于，所述石墨烯复合相变微球的电阻率
7.根据权利要求1至5中任一项所述的电池正极片，其特征在于，所述石墨烯复合相变微球的微观形貌为颗粒状，表层由石墨烯纳米片连接而成；
8.根据权利要求1所述的电池正极片，其特征在于，所述相变材料包括烷烃类、醇类、脂肪酸类和高分子聚合物类中的一种或多种；所述烷烃类包括正十六烷、正十八烷和石蜡中的一种或多种；所述醇类包括季戊四醇、新戊二醇、三羟甲基乙醇中的一种或多种；所述脂肪类包括硬脂酸和/或棕榈酸；所述高分子聚合物类包括聚乙二醇和/或高密度聚乙烯。
9.根据权利要求1所述的电池正极片，其特征在于，所述功能层还包括正极活性材料、导电剂和粘接剂；所述正极活性材料包括钴酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂中的一种或多种；所述导电剂包括乙炔黑、多壁碳纳米管、单壁碳纳米管、石墨烯、碳纤维和导电石墨中的一种或多种；所述粘接剂包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯腈和聚酰亚胺中的一种或多种。
10.一种锂离子电池，其特征在于，含有权利要求1至9中任一项所述的电池正极片。
...【技术特征摘要】
1.一种电池正极片，其特征在于，包括集流体和位于所述集流体至少一侧的功能层，所述功能层含有添加剂石墨烯复合相变微球；所述石墨烯复合相变微球的内核为相变材料，外壳为石墨烯包覆层。
2.根据权利要求1所述的电池正极片，其特征在于，所述石墨烯复合相变微球中相变材料的泄露率ω不超过4.3％，优选不超过2％，更优选不超过0.1％，进一步优选不超过0.03％。
3.根据权利要求1所述的电池正极片，其特征在于，所述石墨烯复合相变微球的导热系数为30～70w/m.k；优选为50～70w/m.k；
4.根据权利要求1所述的电池正极片，其特征在于，所述添加剂石墨烯复合相变微球占功能层总质量的0.1wt％～5wt％，优选为0.3wt％～2wt％。
5.根据权利要求1所述的电池正极片，其特征在于，所述石墨烯复合相变微球中，c元素含量为80wt％～100wt％，o元素含量为0wt％～20wt％，s元素含量为0wt％～1wt％，各元素含量之和为100wt％；
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电池正极片，其特征在于，所述石...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨汇东，李素丽，陈伟平，
申请(专利权)人：珠海冠宇电池股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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