[发明专利]一种高镍三元材料正极片及电池

说明书

本发明提供了一种高镍三元材料正极片用粘结剂，所述粘结剂为聚氨基甲酸酯纤维，所述聚氨基甲酸酯纤维是由交替的软段和硬段组成的多嵌段共聚物。与传统的PVDF相比，本发明的粘结剂可薄而均匀地包覆在高镍三元材料的表面，一方面有效避免了充放电过程中高镍材料与电解液之间的副反应，同时提高了正极‑电解液界面(CEI)的稳定性，保证了高镍三元体系的循环性能和安全性能；另一方面该粘结剂还有助于导电剂在电极中分布的更加均匀，更大程度的提升电池的整体导电性，以提升电池的循环性能，解决了目前高镍三元材料电池因镍含量增加而带来的循环性能以及安全性能的问题。此外，本发明还提供了一种含该粘结剂的正极片及电池。

技术领域

本发明涉及锂电池领域，具体涉及一种高镍三元材料正极片及电池。

背景技术

目前圆柱锂离子电池由于空间有限,在三元体系中,为提升能量密度,多采用高镍三元体系，即NCM811体系；然而，高镍三元材料在合成过程中，极易因以下因素造成容量快速衰减，循环性能下降：

第一，在合成过程过程中，部分Ni²⁺容易占据Li⁺位，形成阳离子混排，导致颗粒表面发生相变过程，并引发与电解液间的界面反应，从而破坏正极-电解液界面(CEI)的稳定性，而含镍量越高，混排也会越严重；

第二，高镍三元材料表层的强氧化性高价过渡金属离子也会与电解液发生严重副反应，进而加快容量衰减，导致循环性能下降。

第三，镍含量越高，三元材料越容易与空气中的CO₂、H₂O反应，在材料表面形成LiOH和Li₂CO₃，而LiOH又容易与六氟磷酸锂反应生成HF，Li₂CO₃在高温储存时会产生严重气胀，严重影响电池的安全性能。

有鉴于此，确有必要提供一种解决上述问题的技术方案。

发明内容

本发明的目的之一在于：提供一种高镍三元材料正极片用粘结剂，解决目前高镍三元材料电池因镍含量增加而带来的循环性能以及安全性能的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高镍三元材料正极片用粘结剂，所述粘结剂为聚氨基甲酸酯纤维，所述聚氨基甲酸酯纤维是由交替的软段和硬段组成的多嵌段共聚物。

本发明采用的聚氨基甲酸酯纤维，其具有超高的弹性，断裂伸长率大于400％，远远高于传统采用的粘结剂PVDF，传统的粘结剂PVDF一般只具有15％的断裂伸长率。本发明利用其具有超高弹性的特点可使其沿高镍三元颗粒的表面分散的更薄且更加均匀，更大程度的保留活性材料，解决了传统的粘结剂PVDF沿高镍三元材料分布时会出现零星聚集的情形。此外，本发明的聚氨基甲酸酯纤维还具有较为出色的力学性能和更强的粘附力，可大大提高电极的机械稳定性。此外，本发明人还发现，将聚氨基甲酸酯纤维作为粘结剂应用到高镍三元正极材料中，还具有更低电阻的性能。

与PVDF相比，本发明的粘结剂可均匀地包覆在高镍三元材料的表面，一方面有效避免了充放电过程中高镍材料与电解液之间的副反应，以及最大程度的阻止了与CO₂、H₂O反应导致HF的生成；同时提高了正极-电解液界面(CEI)的稳定性，保证了高镍三元体系的循环性能和安全性能；另一方面本发明采用的粘结剂还有助于导电剂在电极中分布的更加均匀，更大程度的提升电池的整体导电性，以提升电池的循环性能。