[发明专利]一种锂离子软包电池正极浆料、其制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，涉及一种锂离子电池的设计，特别涉及一种锂离子软包电池正极浆料、其制备方法及其应用。

背景技术

锂离子动力电池因其容量大、能量密度高越来越多的应用到电动汽车、大型储能设备。然而，由于其能量密度高，安全性能也同时存在巨大的隐患，尤其是近年来关于锂离子动力电池引发的火灾甚至爆炸的报道己屡见不鲜，锂离子电池的安全问题引起人们普遍的关注，同时安全问题也是制约锂离子电池向大型化、高能化方向发展的瓶颈。因而，锂离子电池的安全性能对其应用和推广至关重要。

目前，采用高安全性的涂层隔膜可以从一定程度上提高动力电池的安全性能，但对于能量密度较高的动力电池，仅仅采用涂层隔膜已不能满足安全性能的要求，研发不可燃的电解液体系，也是解决锂离子电池安全问题的有效途径，通过采用高闪电的溶剂或加入阻燃添加剂使易燃的有机电解液变成难燃或不可燃的电解液，从而起到阻燃作用，电池的安全性能大幅提升。然而，采用阻燃电解液对电池电化学性能有较大的负面影响，电池的性能将大幅度的下降，这也是阻燃电解液一直得不到推广的根本原因。本发明提供了一种提高锂离子动力电池有效并且极易推广应用的方法，通过在锂离子软包电池正极浆料的制备过程中加入一种具有电流阻断功能的PTC热敏材料以，同时采用耐热性优良的涂层隔膜，利用热敏材料及涂层隔膜的协同作用，有效的提高了动力电池的安全性能。采用该方法制备的软包锂离子动力电池，有效低避免了里锂动力电池热失控的发生，大大提高了动力电池的安全性能，尤其适用于软包锂离子动力电池。

发明内容

本发明提供一种锂离子软包电池正极浆料，采用该正极浆料制得的软包锂离子动力电池，有效低避免了里锂动力电池热失控的发生，大大提高了动力电池的安全性能。

本发明还提供一种所述的锂离子软包电池正极浆料的制备方法。

本发明还提供一种由所述的锂离子软包电池正极浆料涂布制得的正极极片。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种锂离子软包电池正极浆料，该正极浆料包括正极原材料和溶剂，所述正极原材料包括正极活性物质、粘结剂和导电剂；所述溶剂包括极性溶剂和非极性溶剂，以正极浆料中正极原材料总质量为100％计，该正极浆料中还含有质量分数为6～8％的具有电流阻断功能的PTC热敏材料。所述的PTC热敏材料，也称为PTC热敏电阻材料，是由半导体陶瓷材料组成，利用的原理是温度引起电阻变化，该热敏材料以BaTiO₃或SrTiO₃或PbTiO₃为主要成分，同时掺入微量的Nb、Ta、Bi、Sb、Y、La等氧化物进行原子价控制而使之成为半导体，同时还添加增大其正电阻温度系数的Mn、Fe、Cu、Cr的氧化物。本发明采用的PTC热敏材料为常规材料，购自厂商。PTC热敏材料加入量过多会影响正极活性物质的含量，从而影响电池的容量和能量密度，加入量过少，PTC热敏材料的电流阻断作用不显著，安全性提升作用不明显；因此控制在质量分数为6～8％是比较合适的范围。本发明利用的是PTC热敏材料的电流阻断功能，因此PTC热敏材料均适用本发明。进一步的，所述的PTC热敏材料选自钛酸钡系PTC热敏陶瓷材料中的一种或任意两种以上的组合。

一种所述的锂离子软包电池正极浆料的制备方法，该方法是在正极浆料的制备过程中加入PTC热敏材料，使其与正极活性物质、导电剂、粘结剂充分混合均匀。

一种由所述的锂离子软包电池正极浆料涂布制得的正极极片。图1为采用PTC热敏材料的电池正极极片结构示意图。

一种由所述的正极极片制得的锂离子软包电池。

作为优选，该锂离子软包电池的隔膜采用耐热性能优良的涂层隔膜，所述的涂层隔膜为聚烯烃材料与陶瓷材料的复合体，聚烯烃材料选自聚丙烯、聚乙烯以及聚丙烯和聚乙烯两者的共聚物，陶瓷材料为三氧化二铝、二氧化硅或两者的混合物。图2为采用涂层隔膜的电池结构示意图。隔膜采用耐热性能优良的涂层隔膜，采用该方法制备的软包锂离子动力电池可以有效的避免热失控产生，具有优良的安全性能。本发明涂层隔膜的结构与现有涂层隔膜基本一致，本发明中采用的涂层隔膜与PTC热敏材料产生了协同作用，从而对电池的安全性提升效果明显。

一种所述的锂离子软包电池正极浆料在提高软包锂离子动力电池安全性能方面的应用。

一种提高软包锂离子动力电池安全性能的有效方法，具体包括通过在锂离子软包电池正极浆料的制备过程中加入一种具有电流阻断功能PTC热敏材料以及采用耐热性优良的涂层隔隔膜。