[发明专利]可逆交联聚合物包覆的正极材料、制备方法、正极以及用途

说明书

本申请提供了一种可逆交联聚合物包覆的正极材料，所述可逆交联聚合物为一种或多种带有支链的聚合物通过其所具有的支链基团之间的相互反应形成一种或多种可逆交联结构而形成。在室温下聚合物为交联状态，减少电解液与正极的接触，提高循环稳定性，当电池受到外部高温情况，交联聚合物发生解聚，产生大量含不饱和双键的基团，解聚反应吸收部分热量，产生的不饱和双键可以与正极释放的氧自由基发生反应阻止其扩散到负极引发更剧烈的电池热失控。

技术领域

本申请涉及一种正极材料，具体涉及一种可逆交联聚合物包覆的正极材料及其制备方法、制备的正极及用途、以及可逆交联聚合物在制备正极材料或正极中的用途。

背景技术

锂离子电池因其能量密度高、循环性能好而广泛应用于电子产品、电动汽车、大规模储能领域。随着应用范围的扩大，锂离子电池安全问题逐渐暴露，尤其是在大规模模组中，某一单元发生热失控，高温下导致相邻电芯也发生连锁反应，进一步导致大规模爆炸。目前普遍认为锂离子电池热失控的关键因素是正极材料在高温下发生分解析出氧自由基，氧自由基与负极嵌锂材料、电解液发生强烈的化学反应释放出巨大能量，导致电芯发生爆炸。

对正极材料表面包覆改性是抑制材料分解析氧，提高电芯安全性的重要方法，如：专利文献CN 113955813 A中将一种含氟无序岩盐富锂氧化物包覆在正极材料表面，缓解高工作电压下正极材料表面晶格氧释放问题，提高了电芯的循环和安全性。专利文献CN109921000 A将耐高电压材料的钛酸钡、铌酸锂、铌酸钠、钽酸锂、偏铌酸钾钠和偏铌酸锶钡等包覆在正极材料表面，结果发现包覆材料热稳定性明显提高。专利文献CN 111769267 B在材料表面包覆富镍正极、纳米磷酸锰铁锂两种材料，两层包覆能明显减少电解液与正极材料在过充、短路、加热、针刺条件下的放热反应，从而提高电芯安全性。专利文献CN112201791 A将正极材料与含酚类与胺类衍生物混合，通入氧气发生原位键合形成纳米膜，该纳米膜可吸收正极材料中析出的氧原子，从而提高界面稳定和电池安全性。

但目前对正极包覆主要是采用无机包覆的方式，以减少正极与电解液的接触，无机层往往不具备高的导电性，并且此方法是通过物理隔断原理，材料充放电过充中往往会发生较大体积膨胀，长期循环后包覆层会产生缺陷进而逐渐失去阻隔效果。

发明内容

本申请针对现有技术中的不足，电池在充放电过程中往往伴随电极材料体积膨胀，无机表面包覆层在长循环过程中会出现裂纹，导致其抑制功能消失的问题，本发明涉及一种可逆交联聚合物包覆的正极材料、正极以及可逆交联聚合物的用途。

具体方案如下：

一种可逆交联聚合物包覆的正极材料，所述可逆交联聚合物为一种或多种带有支链的聚合物通过其所具有的支链基团之间的相互反应形成一种或多种可逆交联结构而形成。

进一步，所述可逆交联结构是由端基为含富电子共轭双烯基团的支链基团和端基为含缺电子的亲二烯烃基团的支链基团经热加成而形成。

进一步，所述可逆交联结构为R₁或R₂，其中R₁或R₂如下所示：

进一步，所述带有支链的聚合物选自聚酯、聚醚或聚烯烃中的一种或多种。

进一步，所述带有支链的聚合物选自如下式P₁、式P₂和式P₃中的一种或两种以上；

其中a、b独立地选自-CH₃、-H、-F、-OH和-NH₂中任一种，1≤m≤45，n≥2，m、n为正整数，R表示所述支链端基基团。

进一步，在所述带有支链的聚合物中，1≤m≤20，n≥5。