[发明专利]一种热化学阻断型复合正极材料、正极极片及其制备方法，锂离子电池

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种热化学阻断型复合正极材料，同时还涉及一种采用该热化学阻断型复合正极材料制备的正极极片及其制备方法，以及采用该正极极片的锂离子电池。

背景技术

锂离子电池作为一种高效、环保和低碳的新能源器件，得到了广泛的关注和研究。目前已经在移动通讯设备、数码设备和电动工具上大规模应用。近期，锂离子电池作为新能源交通领域的非常有前景和希望的能量储存装置，凭借其高的比能量和比功率、优异的安全性能，在电动汽车上得到了极大的推广和应用，成为新能源电动汽车的核心部件之一。

目前，电动汽车对续航里程和安全性的要求越来越高，这就需要高能量密度的动力电池，同时还要保障动力电池的安全性。高比能量密度的正极材料，如镍酸锂、钴酸锂和镍钴锰酸锂三元材料具有出色的电化学性能，因而得到了广泛的关注；含有镍、钴元素的正极材料虽然电化学活性优异，循环性能良好，但是其安全性相比于磷酸盐正极材料还是有一定差距，因而许多研究和应用选取了氧化铝等陶瓷材料包覆三元材料作为正极，氧化铝等陶瓷材料含量过高会降低了正极材料的活性和能量密度，并不能很大程度上改善乃至解决安全性能问题。

锂的磷酸盐正极材料作为一种高容量、稳定性优异的正极材料，有利于提高锂离子动力电池的能量密度，同时保障电动汽车的安全性能。但是磷酸盐正极材料自身质量密度较低，材料机械加工性能并不优异，因而在大规模应用方面存在不足。

现有技术中，CN103811727B公开了一种安全型锂离子电池正极片，该正极片为由依次涂覆在集流体铝箔上的磷酸锰锂LiMnPO₄，镍钴锰三元材料Li(Ni_xCo_yMn_z)O₂(其中，0<x≤0.8，0<y≤0.4，0<z≤0.4，且x+y+z＝1)，以及耐高温的纳米材料Al₂O₃或SiO₂构成的三明治式的多层结构；耐高温的Al₂O₃或SiO₂纳米材料:LiMnPO₄:Li(Ni_xCo_yMn_z)O₂＝3％-5％:10％-47％:50％-87％。该制备方法包括：步骤1，在正极片集流体铝箔上涂覆由安全性能优异的磷酸锰锂LiMnPO₄制备的浆料作为第一涂层；步骤2，在上述第一涂层上涂覆由安全性能较差的镍钴锰三元材料制备的浆料作为第二涂层；步骤3，在第二涂层上涂覆耐高温的纳米材料制备的浆料作为第三涂层，形成三明治式得多层结构；所述的耐高温的纳米材料选择Al₂O₃或SiO₂纳米材料。

上述锂离子电池正极片制作的锂离子电池，虽然利用不同活性物质在充、放电过程中相反的晶胞体积变化特性，以及Al₂O₃或SiO₂对电解液的优良的保液能力，改善了锂离子电池的长循环性能及安全性能；但是，其采用三明治式的多层结构，各材料分布在不同的涂层中，不同材料之间的耦合协同作用不强，对正极材料整体克容量及结构稳定性的提高有限，不能发挥协同热化学阻断效应；同时，在制备正极极片时，需要制备三种不同的浆料，分别形成三层涂层，工艺繁琐，工序流程长，生产效率低。

发明内容

本发明的目的是提供一种热化学阻断型复合正极材料，具有高安全性和高能量密度，且采用该复合正极材料制备正极极片的不需要多种浆料，工艺简单、生产效率高。

本发明的第二个目的是提供一种采用上述热化学阻断型复合正极材料的正极极片。

本发明的第三个目的是提供一种上述正极极片的制备方法。

本发明的第四个目的是提供一种采用上述正极极片的锂离子电池。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：

一种热化学阻断型复合正极材料，主要由陶瓷材料包覆的磷酸锂盐正极材料与镍钴锰三元材料组成，陶瓷材料包覆的磷酸锂盐正极材料与镍钴锰三元材料的质量比为(5～95)：(5～95)；