[发明专利]一种导电添加剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种导电添加剂及其制备方法和应用，所述导电添加剂包括导电剂颗粒和包覆在所述导电剂颗粒表面的氧化物包覆层。本发明提供的导电添加剂，经过氧化物的包覆后，降低了包覆前的导电剂与电解液之间的反应活性，稳定了导电剂的界面，从而提高了正极在循环过程中的容量保持率和充放电库伦效率。

技术领域

本发明涉及一种用于锂离子电池的具有氧化物包覆层的导电添加剂及其制备方法和应用。

背景技术

锂离子二次电池与其它可充电的电池体系相比，具有工作电压高、重量轻、体积小、无记忆效应、自放电率低、循环寿命长、能量密度高等优点，目前已广泛应用于手机、笔记本电脑、平板电脑等移动终端产品。

近年来，出于对环境保护方面的考虑，电动汽车在各国政府和汽车制造商的推动下得到了迅速的发展，而锂离子二次电池凭借其优良的性能成为新一代电动汽车的理想动力源。目前，人们关注的锂离子二次电池的正极材料大致可分为三类：以钴酸锂(LiCoO₂)为代表的层状型材料，以磷酸铁锂(LiFePO₄)为代表的橄榄石型材料和以锰酸锂(LiMn₂O₄)为代表的尖晶石结构材料。

尽管锂电池早在1991年就已经成功的商业化，但是对于目前现有的材料，其能量密度还需要进一步提高。其中提高能量密度的一种方法就是提高电压。但是随着电压的提高，正极与电解液的副反应也会随之加剧。不仅正极活性物质，导电添加剂、粘结剂以及铝箔都会和电解液发生副反应。此前，提升高压电池系统稳定性的方法主要集中于对正极活性物质、粘结剂以及铝箔进行改进。实际上，在高压下，阴离子嵌入以及有机分子的氧化分解都会影响导电添加剂的结构稳定性以及电解液的高压稳定性。导电添加剂占据了整个复合物正极的80-98％的表面积，但是关于它们的改性和提升却很少被关注。

因此，提供一种表面稳定的导电添加剂及其制备方法对于提升高压电池系统的稳定性至关重要。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于锂离子电池的具有氧化物包覆层的导电添加剂及其制备方法和应用，从而提高导电添加剂的稳定性。

本发明提供了一种导电添加剂，所述导电添加剂包括导电剂颗粒和包覆在所述导电剂颗粒表面的氧化物包覆层。

根据本发明提供的导电添加剂，其中，所述氧化物包覆层由化学式为M_xO_y的氧化物构成，其中，M选自Al、Mg、Zn、Ti、Y、Sc、La、Ge、W、Zr、Ta、Nb、Ca、P、Si和Sr中的一种或多种，1≤x≤3，且1≤y≤5。优选地，构成所述氧化物包覆层的氧化物为Al₂O₃、ZnO、TiO₂、Ta₂O₅、Nb₂O₅中的一种或多种。

根据本发明提供的导电添加剂，其中，所述氧化物包覆层的厚度可以为0.1-10nm，优选为3～5nm。

根据本发明提供的导电添加剂，其中，所述氧化物包覆层与所述导电添颗粒的质量比可以为0.01～5:100，优选为0.1～1:100。

根据本发明提供的导电添加剂，其中，所述导电剂颗粒的粒径可以为1～10000nm，优选为10～100nm。

根据本发明提供的导电添加剂，其中，所述导电剂颗粒可以为本领域常用的导电剂材料，例如，可以为传统导电剂，如炭黑、导电石墨、碳纤维等，还可为新型导电剂，如碳纳米管、石墨烯及其混合物等。

另一方面，本发明还提供了所述导电添加剂的制备方法，所述制备方法包括采用气相法和/或液相法将氧化物包覆在导电剂颗粒表面形成氧化物包覆层。