[发明专利]一种氟代磷酸盐在制备锂离子电池电极中的应用、锂离子电池电极、其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子二次电池技术领域，尤其涉及一种氟代磷酸盐在制备锂离子电池电极中的应用、锂离子电池电极、其制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池因具有工作电压高、能量密度大、自放电率低、无记忆效应、循环寿命长和无污染等优点，广泛应用于日常生活的各个领域，包括各种便携式电子设备和电动汽车等。但随着科技的快速发展，便携式电子设备的微型化、长待机、长寿命的发展，以及电动汽车等大功率、高能量设备的启用，都对作为储能电源的锂离子二次电池的能量密度、循环寿命、环境适应能力等性能提出了越来越高的要求。

在实际的电池设计中，通过对正负极材料掺杂、包覆改性，或在电解液中加入功能性添加剂等方式来改善电池的循环寿命等性能，这些是目前行业内的主流方法。通过提高活性物质的质量百分含量或增加极片的厚度，也是提升电池能量密度的有效方法之一。然而，现有的方法存在如下缺陷：①在首次循环过程中，锂离子电池体系中电解液和电极材料会在固液相间层面上发生反应，形成一层SEI膜，该过程将消耗电极材料活性物质中的锂，从而导致锂离子电池初始容量偏低；②在充放电过程中，一定厚度的极片导致电池形成较大的浓差极化，进而引起电池容量无法正常发挥、倍率性能差、低温析锂、循环容量衰减等一系列问题。

为了改善上述问题，在现有的技术中，申请号为201210415398.6的中国专利文献通过将锂源包覆到聚合物内形成核壳包覆结构后，添加到电极材料中，以改善电池因首次充放电成膜而导致的容量损失。采用此方法可以弥补因形成SEI膜所造成的锂损失，但是其实际工业化成本较高，同时，该方法也很难保证锂单质能被完全包覆且在高温制极片工艺中能稳定存在，不利于在锂离子电池中的应用。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种氟代磷酸盐在制备锂离子电池电极中的应用、锂离子电池电极、其制备方法和应用，采用本发明提供的锂离子电池电极，能获得倍率性能和安全性能等性能优异的电池，且成本低。

本发明提供氟代磷酸盐在制备锂离子电池电极中的应用，所述氟代磷酸盐具有式I通式：

M_aPO_xF_y式I；

其中，M为碱金属元素，0＜a≤3，x和y均为整数，1≤x，y≤4，x+y≤5。

本发明提供一种锂离子电池电极，包括集流体和负载在所述集流体上的电极材料；所述电极材料由包括添加剂的浆料制成，所述添加剂为式I所示的氟代磷酸盐；

M_aPO_xF_y式I；

其中，M为碱金属元素，0＜a≤3，x和y均为整数，1≤x，y≤4，x+y≤5。

优选地，所述M选自Li、Na、K或Rb，y≤3，x+y≤4。

优选地，所述氟代磷酸盐在锂离子电池电极材料中占的质量百分含量为0.1～15％。

优选地，所述锂离子电池电极材料由包括氟代磷酸盐、活性物质、导电剂和粘结剂的浆料制成；以质量分数计，所述浆料包括：0.1～15％的氟代磷酸盐、55～99％的活性物质、0.1～15％的导电剂和0.1～15％的粘结剂。

优选地，所述锂离子电池电极为正极，所述正极中活性物质选自过渡金属氧化物或过渡金属硫化物。

优选地，所述锂离子电池电极为负极，所述负极中活性物质选自含锂金属、钛酸锂材料、碳材料、过渡金属氧化物材料或硅材料。

本发明提供一种锂离子电池电极的制备方法，包括以下步骤：

将包括添加剂的浆料涂布在集流体上，干燥并辊压，得到锂离子电池电极；所述添加剂为式I所示的氟代磷酸盐；

M_aPO_xF_y式I；

其中，M为碱金属元素，0＜a≤3，x和y均为整数，1≤x，y≤4，x+y≤5。

优选地，所述干燥的温度为80～200℃。

本发明还提供一种锂离子电池，其包括上文所述的电极。

与现有技术相比，本发明采用式I所示的氟代磷酸盐制备锂离子电池电极，能有效改善极片的极化情况，提高SEI膜稳定性，改善极片表面析锂状况。本发明提供的锂离子电池电极制造成本低，制成电池后，电池倍率性能明显提高，循环寿命明显延长，电池安全性能得到提高。

附图说明

图1为氟代磷酸盐添加在极片和电解液中的对比示意图。

具体实施方式