[发明专利]一种温度敏感复合电极及其制备方法

说明书

本发明公开了一种温度敏感复合电极，它包括电极活性材料、温度敏感材料和粘结剂，其中温度敏感材料具有电极导电剂和温度敏感特性双重作用；制备得到的温度敏感电极在正常工作温度下，电导高、电化学性能与常规电极基本一致；在超过100℃的高温下，其电阻电导率急剧上升3个数量级以上，导致电化学容量急剧下降，表现出热关闭特征，从而抑制热失控的发生，改善电池在过充、过热、机械短路等滥用条件下的安全性。此外，本发明的温度敏感复合电极具有制备工艺简单，与现有极片、电池制造工艺完全兼容等特点。

技术领域

本发明属于生物质碳材料制备领域，具体涉及一种石墨烯复合氮、氧共掺杂生物质碳材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池具有高比能量、高比功率和长寿命等特征，被公认为是车用和储能电池的首选。但是，近年来动力电池安全性事故的不断出现，严重制约了大容量锂离子动力电池的发展和规模化应用。

导致锂离子电池发生安全性事故的根本原因是热失控，当电池在过充、过放、内外部短路、针刺、挤压、振动等情况下，容易引起电池内部温度急剧升高，引发电池内部潜在的放热副反应，从而引发电池起火、爆炸等不安全行为。

针对锂离子电池的安全性问题，目前提出了许多的保护方法，采用具有正温度系数(PTC)特性的电极，使电池在滥用条件下可以内部热关闭，是最有效的解决方法之一。PTC电极的构成原理和作用机理是：利用PTC材料的电阻随温度升高而急剧增大的性质，切断高温下电池中的电子传输，从而抑制电极反应继续进行，继而避免电池出现起火、爆炸等不安全行为。

目前采用的PTC电极采用的材料一般为含有导电颗粒的聚合物组合物或无机复合氧化物材料，虽然对其温度敏感，但是由于采用PTC材料一般不导电、难溶，会使PTC材料在室温下的电导率不高、在活性材料内核表面的分散性不佳，因此会造成电池的比能量和倍率性能会有一定的损失，从而限制了其进一步的应用。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种新型温度敏感复合电极，其特性稳定、室温导电性好、升阻比大、阻变温度合适、温度响应速度快，非常适用于锂离子电池的热安全保护；本发明的另一目的在于提供一种该温度敏感复合电极的制备方法，其过程简易，包覆效果好。

本发明实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种温度敏感复合电极，它包括活性材料、粘结剂和温度敏感材料；所述温度敏感材料呈核壳结构，包括内核和外壳；其内核为导电材料，外壳为1位或3位取代聚吡咯及其衍生物。

进一步地，所述温度敏感复合电极中，各组分及其所占质量百分比包括：活性材料93～97％，粘结剂0.5～5％，温度敏感材料0.5～3％。

进一步地，所述活性材料为钴酸锂(LiCoO₂)、锰酸锂(LiMnO₂)、锂镍锰钴三元复合材料(LiNi_xMn_yCo_zO₂)、锂镍钴铝三元复合材料(LiNi_1-y-zCo_yAl_zO₂)、磷酸铁锂(LiFePO₄)、石墨、MCMB等常规锂离子电池正极或负极材料。

进一步地，所述粘结剂为羧甲基纤维素钠(CMC)、聚丙烯酸(PAA)、丁苯橡胶(SBR)、聚偏氟乙烯(PVDF)中的一种或几种。

进一步地，所述导电材料为所述导电材料为乙炔黑、导电碳黑Super P、导电碳黑BP2000、科琴黑KB、导电石墨、碳纤维和碳纳米管中的一种或几种。

进一步地，所述1位或3位取代聚吡咯及其衍生物中的取代基可以为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十二烷基、十六烷基、十八烷基中的一种。