[发明专利]一种基于光固化凝胶的正极浆料、制备方法、正极片和锂离子电池

说明书

一种正极浆料，包括正极活性材料和掺杂有PEDOT的凝胶材料，掺杂有PEDOT的凝胶材料由溶液体系I在加热状态下聚合得到的凝胶状高分子化合物，并且凝胶高分子化合物上均匀的分布有氧化状态下的PEDOT粉末；聚合单体为可开环进行聚合的丙烯酸及其衍生物；正极活性材料包括第一正极活性材料和第二正极活性材料，第一正极活性材料为三元材料Ni_xCo_yMn_zO₂,所述x+y+z＝1；第二正极活性材料为钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍锰酸锂、磷酸铁锰锂、铁酸锂中的一种或几种；第一正极活性材料和第二正极活性材料的重量比为1:3‑3:1。本发明的锂离子电池的正极浆料的化学稳定性好、安全性能高和循环寿命长。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池，尤其涉及一种锂离子电池的基于光固化凝胶的正极浆料及制备方法和用基于光固化凝胶的正极浆料制作而成的正极片和锂离子电池

背景技术

传统内燃机汽车造成的环境问题和石油资源紧缺迫使人们将视野投向了新能汽车。电动汽车以其能真正实现“零排放”而成为新能源汽车的重要发展方向。在过去的数十年中，日益成熟的锂离子电池技术成为了驱动电动汽车技术飞速发展的主要动力。正极材料作为锂离子电池作为锂离子电池最核心部分，性能的好坏直接关系到电池的优劣。商业化LiCoO₂面临比容量偏低、成本较高和环境污染等严峻挑战，亟需寻找替代LiCoO₂的正极材料。

层状结构的LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂三元材料兼具了LiCoO₂、LiNiO₂和LiMnO₂三者的优点，量密度高、成本低、综合性能比单一的正极材料性能优异，是一种非常有应用前景的正极材料，同时也成为未来较长一段时间内动力电池领域最有发展前景的材料。

与传统材料相比，三元材料虽然极大地提高了电池能量密度，但也还存在化学稳定性、循环寿命不足等缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种对电解液保湿性好，使得锂离子电池寿命长的基于光固化凝胶的正极浆料、制备方法以及正极片和锂离子电池。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种基于光固化凝胶的正极浆料，包括正极活性材料和掺杂有PEDOT的凝胶材料，所述掺杂有PEDOT的凝胶材料由溶液体系I 在加热状态下聚合得到的凝胶状高分子化合物，并且凝胶高分子化合物上均匀的分布有氧化状态下的PEDOT粉末；所述溶液体系I包括75％-95％的聚合单体、1-15％的PVA、1-10％的去离子水、2％-10％的交联剂和0.1％-5％的光引发剂；所述聚合单体为可开环进行聚合的丙烯酸及其衍生物；所述正极活性材料包括第一正极活性材料和第二正极活性材料，所述第一正极活性材料为三元材料Ni_xCo_yMn_zO₂,所述x+y+z＝1；第二正极活性材料为钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍锰酸锂、磷酸铁锰锂、铁酸锂中的一种或几种；所述第一正极活性材料和第二正极活性材料的重量比为1:3-3:1。

在本发明中，PVA分子主链为碳链，每一个重复单元上含有一个经基，由于羟基尺寸小，极性强，容易形成氢键，其化学性质稳定，具有足够的热稳定性、高度的亲水性和水溶性，同时它还具有良好的成膜性和粘接力。在PVA和PAA(可开环进行聚合的丙烯酸及其衍生物) 大分子之间发生-COOH与-OH之间酯化反应形成交联，同时PVA与电解液中的水分子形成氢键，水分不易挥发，电解液中水分的保存极大的保证了锂离子电池的循环寿命。聚合后的 PVA与PAA的交联结构如下：