[发明专利]一种用于锂电池正极的安全性添加浆料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电池材料领域，具体涉及锂离子二次电池正极材料的改进，特别是涉及一种锂离子二次电池正极材料添加剂。

背景技术

随着能源危机和环境污染问题日益突出，混合电动车市场展现出蓬勃发展的势头，这需要电池具备放电电流较大、功率较高的性能特点。另外，一些电动工具、航模等电子产品也要求电池能够高倍率放电，因此传统的小型、低功率锂离子电池已不能完全满足市场的需求。

安全问题是对锂离子电池实际应用的一个重大挑战，大电流充放电时，电池内部的热积累极易导致热失控,由正极材料本身引起的的热失控行为将加剧电解液的分解和隔膜的氧化，从而造成潜在的安全隐患。目前通常通过对电解液的阻燃处理以减少燃烧爆炸的风险。但由于不能从根源上解决电池发热，因此任然存在潜在的危险。另外，通过在正极材料中加入惰性材料，可以增加锂离子电池的电阻，以减少内部热失控，但需要加入过多的惰性材料，影响了正极材料的容量密度，而且惰性材料的安全改善效果不明显。

针对上述情况，中国发明专利申请号201310006702.6提出了一种锂电池用马来酰亚胺添加剂及相应锂电池正极配方，所述添加剂是指采用氨基氰和三聚氰氨改性的双马来酰亚胺，所用添加剂在正极活性材料表面形成了保护膜，可在内短路时阻止正极活性材料裂解，使得电池更安全，同时因在正极活性材料表面形成好的安全保护膜，提升了锂电池的使用寿命。但该技术方案还存在一定的缺陷：（1）电池的循环寿命相对较低；（2）虽提升了电池的使用寿命，但是电池的自放电性能一般。

中国发明专利申请号201610199779.3提出一种锂电池正极添加剂，含氨基腈与环状碱及环状酸组合物修饰的改性马来酰亚胺，其制备成的电池通过针刺测试，结果表明大大增加了所得电池正极活性材料的稳定性，并提升了电池的循环寿命。该发明所用添加剂在正极活性材料表面形成了保护膜，可在内短路时阻止正极活性材料裂解，使得电池更安全，同时因在正极活性材料表面形成好的安全保护膜，提升了锂电池的使用寿命，也改善了电池的循环寿命及自放电性能。然而，该技术所采用的氨基氰等为剧毒物质，同时锂电池的电池使用寿命以及电池储存性能也无显著改善。

发明内容

根据以上背景，电池内部的热积累极易导致热失控，因而存在极大的安全隐患，针对目前所采用的电解液阻燃处理不能从根本上解决电池发热的问题，而在正极材料中添加惰性材料导致容量密度降低的现状，本发明提供了一种用于锂电池正极的安全性添加浆料。通过将高纯氧化铝、氧化钛、氧化镁纳米组合改性，并利用包覆导电聚合物，分散于在聚乙烯吡咯烷酮、二甲基亚砜溶液体系形成安全性浆料。用于正极材料可形成固溶体，稳定晶格，提高倍率性能和循环性能，提高热稳定性，提高循环性能和耐过充能力，有效防止电池工作过程产生内热；同时在锂离子电池温度上升至一定值时，导电聚合物急剧膨胀而阻断电子通路使整个电池的内阻急剧上升，从而保证锂离子电池的安全。进一步提供制备方法.

为实现上述技术目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于锂电池正极的安全性添加浆料的制备方法，其特征在于具体方法如下：

（1）取导电高分子聚合物单体，溶于聚乙烯吡咯烷酮和二甲亚砜配制成的混合溶液中获得预混液，预混液的质量之和以100%的质量分数计算，则其中导电高分子聚合单体的质量分数为23-65%，聚乙烯吡咯烷酮的质量分数为5-25%，其余为二甲亚砜；

（2）将高纯氧化铝、氧化钛、氧化镁和步骤（1）获得的预混液以质量比100：（10-20）：（5-15）：（200-300）混合后，辅助适量柠檬酸，通过在高速混合机中以200-800rpm的转速进行充分的混合分散30-60min；

（3）将步骤（2）得到的混合物与氧化剂按质量比100：0.5-1的比例加入到高速行星研磨机的研磨罐体中，研磨罐体进行真空密封处理后进行研磨，调整主盘的转速以200-1150rpm的转速旋转，高速研磨1～8h，其中的导电高分子聚合物单体在氧化剂的作用下聚合，完全包覆氧化铝、氧化钛、氧化镁组合体，得到用于锂离子电池正极材料添加剂的导电浆料。

步骤（1）所述导电高分子聚合物单体为吡咯单体、吩噻单体、苯胺单体、苯撑以及苯撑乙烯单体中的至少一种所组成。

步骤（2）所述的高纯氧化物粉末具有较高的硬度，通过辅助柠檬酸，使纳米颗粒氧化物表面呈现粗糙的表面，为导电聚合物的包覆提供极佳的结合位点。