【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种正极材料、正极浆料、正极片、电芯和电池。
技术介绍
1、锂离子电池技术的快速发展使得锂离子电池在便携式电子产品、电动工具、医疗设备和电动汽车领域得到广泛应用。随着人们生活水平的提高，对于锂电池的电性能和安全性的要求也越来越高。锂离子电池的电性能主要取决于正负极材料，发展高能量密度的负极材料是当前的研究重点之一。现在主流的负极材料是以石墨为代表的碳基材料，但是石墨的理论克容量仅为372mah/g，而硅的理论克容量是石墨的十倍以上(约4200mah/g)；且硅在自然界中的储量丰富，因此硅被认为是最有希望的下一代高能量密度的负极材料。但是硅负极还有一系列的问题需要解决，如首次库仑效率低、充电体积膨胀等。
2、针对硅基负极较低的首效问题，人们研究最多的解决方案是预锂化技术。预锂化能够提前在材料内引入活性锂，避免了全电池中有限锂源的过渡消耗，预锂化又可分为正极预锂化、负极预锂化和电化学预锂化等。
3、其中，负极预锂化是在电场作用下将锂粉附着到负极表面，由于锂粉活性较高，此方法对于电池制作环境要求极高，生产安全性难以保障；电化学预锂化是通过多个单元对负极片浸润预充电，此方法设备复杂、生产成本高且环境不友好，所以这两种方法都不太适合实际应用。与高难度、高投入的负极预锂化和电化学预锂化相比，正极预锂化简便得多。典型的正极预锂化是在正极合浆过程中添加少量高容量材料，在充电过程中，li+从高容量材料中脱出，补充首次充放电的不可逆容量损失。
4、中国专利cn111224077b公开了一种氮化锂复合
5、因此，当前急需一种既能提供活性锂，提高锂离子电池首次充放电效率，还能提高锂离子电池安全性并进一步提高正极材料结构支撑效果的正极预锂化材料和正极浆料。
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题在于克服了现有技术的预锂化材料无法解决正极材料高温分解释放活性氧引发热失控从而导致电池燃烧爆炸的安全性问题缺陷，提供了一种正极材料、正极浆料、正极片、电芯和电池。利用本专利技术正极化浆料得到的锂离子电池的安全性大幅提高，同时还具有较高的首次充放电效率。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种正极材料，其包括预锂化材料和正极活性物质，所述预锂化材料包括预锂化剂和包覆在所述预锂化剂表面的包覆层，所述包覆层的材料包括第一固态电解质和第二固态电解质，所述第一固态电解质包括聚酰亚胺(pi)；所述第二固态电解质包括聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚氧化乙烯(peo)和聚偏氟乙烯-六氟丙烯(pvdf-hfp)中的一种或多种。
4、专利技术人研究发现，本专利技术的上述包覆层中，所述第一固态电解质起结构支撑作用，所述第二固态电解质因溶胀作用可以允许预锂化剂分解产生的氮气通过，从而使得包覆层不会因膨胀而坍塌，进一步增强了包覆层的结构支撑作用；并且上述的包覆层能和正极材料分解产生的活性氧发生络合作用，从而阻碍活性氧的释放、提高锂离子电池的安全性。
5、本专利技术中，所述预锂化剂可为本领域常规的用于正极材料、可提供活性锂离子的含锂化合物，一般地可为含锂金属氧化物、氧化锂和氮化锂中的一种或多种，较佳地为氮化锂。
6、氮化锂在预锂化过程中完成对负极的预嵌锂后，正极中不会残留物质而影响锂离子电池体系的电化学性能。
7、本专利技术中，所述预锂化剂的粒径可为本领域常规，较佳地粒径d50≤600nm，更佳地d50为200～400nm。
8、本专利技术中，所述第一固态电解质和所述第二固态电解质的质量和与所述预锂化剂的质量比可为本领域常规，较佳地为1：(3～5)，例如1:4。
9、本专利技术中，所述包覆层的厚度可为本领域常规，较佳地为3～20nm，更佳地为8～20nm，进一步更佳地为3～8nm。
10、本专利技术中，所述聚酰亚胺为本领域常规的主链上含有酰亚胺环的一类聚合物，对分子量、制备方法和合成原料等不作限制。
11、本专利技术中，所述聚甲基丙烯酸甲酯为本领域常规的由甲基丙烯酸甲酯单体聚合而成的热塑性塑料。
12、其中，所述聚甲基丙烯酸甲酯的分子量可为本领域常规，一般平均分子量为50～100万。
13、其中，所述聚甲基丙烯酸甲酯的构型可为本领域常规的无规立构、全同立构、间同立构或立构规整。
14、本专利技术中，所述聚氧化乙烯又称聚环氧乙烷，是由氧化乙烯开环聚合而成的线型高聚物。
15、本专利技术中，所述聚氧化乙烯的相对分子质量可为本领域常规，一般地为十万以上。
16、本专利技术对所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯的分子量、聚合方式、构型等均不做特别限制。
17、本专利技术中，所述第一固态电解质和所述第二固态电解质的质量比较佳地为不大于4，更佳地为(1～4)：1，例如6:4。
18、专利技术人在大量的实验研究中发现，第一固态电解质和第二固态电解质的质量比不超过4时，安全性能更佳；两者质量比不小于1时，正极材料的结构稳定性更好，长循环容量保持率更高。
19、本专利技术中，所述预锂化材料的制备方法包括如下步骤：将混合物料a蒸发第一有机溶剂，即可；所述混合物料a包括所述第一固态电解质、所述第二固态电解质、所述预锂化剂和所述第一有机溶剂。
20、本专利技术中，所述第一有机溶剂可为本领域常规能够分散所述第一固态电解质、所述第二固态电解质和所述预锂化剂即可，较佳地为n,n-二甲基甲酰胺。
21、本专利技术中，所述混合物料a的固含量可为本领域常规，一般地可为40～60％，所述固含量指的是所述第一固态电解质、所述第二固态电解质和所述预锂化剂的总和占所述混合物料a的质量百分比。
22、本专利技术中，所述混合物料a的制备方法可为本领域常规，较佳地为将所述预锂化剂加入到混合物料b中，搅拌即可；所述混合物料b包括所述第一固态电解质、所述第二固态电解质和所述第一有机溶剂。
23、其中，所述搅拌的时间可为本领域常规，较佳地为2～4h。
24、其中，所述混合物料b的制备方法可为本领域常规，一般地将所述第一固态电解质、所述第二固态电解质和所述第一有本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种正极材料，其包括预锂化材料和正极活性物质，其特征在于，所述预锂化材料包括预锂化剂和包覆在所述预锂化剂表面的包覆层，所述包覆层的材料包括第一固态电解质和第二固态电解质，所述第一固态电解质包括聚酰亚胺；所述第二固态电解质包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚氧化乙烯和聚偏氟乙烯-六氟丙烯中的一种或多种。
2.如权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述第一固态电解质和所述第二固态电解质的质量比不大于4，较佳地为1～4，例如1.5。
3.如权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述第一固态电解质和所述第二固态电解质的质量和与所述预锂化剂的质量比为1：(3～5)，例如1:4；
4.如权利要求1～3中任一项所述的正极材料，其特征在于，所述预锂化材料的制备方法如下：将包括所述第一固态电解质、所述第二固态电解质、所述预锂化剂和第一有机溶剂的混合物料A蒸发所述第一有机溶剂，即可；
5.如权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述正极材料还包括导电剂和粘结剂；
6.如权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述正极活性物质为磷酸铁锂、镍钴锰酸锂、
7.一种正极浆料，其特征在于，其包括如权利要求1～6中任一项所述的正极材料和第二有机溶剂；
8.一种正极片，其特征在于，其包括正极集流体和负载在所述正极集流体表面的正极活性材料层，所述正极活性材料层为如权利要求7所述的正极浆料失去所述第二有机溶剂后而成。
9.一种电芯，其特征在于，其包括如权利要求8所述的正极片、负极片和隔膜。
10.一种电池，其特征在于，其由权利要求9所述的电芯经化成处理得到。
...【技术特征摘要】
1.一种正极材料，其包括预锂化材料和正极活性物质，其特征在于，所述预锂化材料包括预锂化剂和包覆在所述预锂化剂表面的包覆层，所述包覆层的材料包括第一固态电解质和第二固态电解质，所述第一固态电解质包括聚酰亚胺；所述第二固态电解质包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚氧化乙烯和聚偏氟乙烯-六氟丙烯中的一种或多种。
2.如权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述第一固态电解质和所述第二固态电解质的质量比不大于4，较佳地为1～4，例如1.5。
3.如权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述第一固态电解质和所述第二固态电解质的质量和与所述预锂化剂的质量比为1：(3～5)，例如1:4；
4.如权利要求1～3中任一项所述的正极材料，其特征在于，所述预锂化材料的制备方法如下：将包括所述第一固态电解质、所述第二固态电解质、所述预锂化剂和第一有机溶剂的混合物料a蒸发所述第一有机溶剂，即可；
5.如...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁菁鸿，张海林，汪涛，童亮，周磊，
申请(专利权)人：上海电气国轩新能源科技南通有限公司，
类型：发明
国别省市：
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