[发明专利]一种电池正极材料及使用该电池正极材料的正极片的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池材料领域，特别是一种电池正极材料及使用该电池正极材料的正极片的制备方法。

背景技术

锂离子电池具有工作高电压、高比能、长循环寿命、高自放电率、无污染等优势，现已广泛用于移动电话、便携式计算机、数码产品等小型电子设备，并已在电动汽车和混合动力汽车等交通工具上展示出广阔的应用前景和强劲的发展势头。

锂离子电池主要有正负极材料、隔膜和电解液组成。锂电池的安全问题是目前实际应用的一大瓶颈，当大倍率充放电时，电池内部产生各种电化学反应致使电池内部温度和气压持续升高而导致电池极易热失控，甚至引起电池的燃烧和爆炸。然而要从根本上解决锂离子电池的安全性能，必须优化电池所用材料的性能，使用高安全性能的电池材料。

传统的提高锂电池安全性能的措施包括采用电流保护板、限制电池工作电压，电解液中添加阻燃添加剂，在电池内部设置PTC等方式，这些方式虽在一定程度上能够提高电池安全性能，但对电池产生一定的负面影响，如电流保护板针对的是电池外部短路，对电池内部短路无能为力；限制工作电压的同时也限制了电池能量密度的发挥；电解液中添加阻燃添加剂会降低电解液电导率造成电池内阻增大；在内部设置PTC则对电池设计产生一定的影响等。同时，这些防护措施对于典型的电池外部针刺情况缺乏足够的防护作用。由于针刺情况下电池内部发生直接短路，电流陡增导致电池内部温度骤增，增加了电池起火爆炸的危险，因此对电池针刺提出了更高的防护要求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种可提高正极片的针刺安全性能的电池正极材料及使用该电池正极材料的正极片的制备方法，以解决上述技术问题。

一种电池正极材料，其包括正极活性材料，导电剂、粘结剂、以及功能性添加剂，该四种组份的质量比为95:2.5:1.5:1，所述功能性添加剂包括无机添加剂与有机添加剂，所述无机添加剂为硼酸、硼砂、氧化钼、氧化锌、氧化锡及氧化铁中的至少一种或几种的混合物，所述有机添加剂为能在高温时发生裂解生成硅氧键和/或硅碳键和裂解碳层的硅树脂，所述硅树脂在裂解时能分解出氨基或氟，所述硅树脂的硅氧键和/或硅碳键与无机添加剂形成无机隔氧绝热保护层以提高阻燃性能。

进一步地，所述正极活性材料为钴酸锂、锰酸锂、磷酸亚铁锂、镍酸锂中的一种或几种。

进一步地，所述导电剂为天然鳞片石墨、微晶石墨或导电碳黑。

进一步地，所述粘结剂为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素纳中的一种或几种的混合物。

进一步地，所述硅树脂为甲基硅树脂、甲基苯硅树脂、聚甲基硅树脂、氨基硅树脂、氟硅树脂中的至少一种。

进一步地，所述硅树脂为氨基硅树脂或氟硅树脂。

进一步地，所述功能性添加剂中无机添加剂占所述功能性添加剂的总质量的10％～30％。

一种使用电池正极材料的正极片的制备方法，其包括下列步骤：

S1：将正极活性材料、导电剂、粘结剂、以及功能性添加剂按该四种组份的质量比为95:2.5:1.5:1进行备料，所述功能性添加剂包括无机添加剂与有机添加剂，所述无机添加剂为硼酸、硼砂、氧化钼、氧化锌、氧化锡及氧化铁中的至少一种或几种的混合物，所述有机添加剂为能在高温时发生裂解生成硅氧键和/或硅碳键和裂解碳层的硅树脂，所述硅树脂在裂解时能分解出氨基或氟，所述硅树脂的硅氧键和/或硅碳键与无机添加剂形成无机隔氧绝热保护层；

S2：提供适量的溶剂，将所述粘结剂、有机添加剂加入到该溶剂进行混合均匀成均一的胶体；

S3：将所述正极活性材料、导电剂、以及无机添加剂进行干混，并混合均匀；

S4：给由步骤S3所制得的混合物加入所述溶剂，所述溶剂的量以以润湿干粉的表面为准；

S5：将步骤S2制得的胶体加入到步骤S4制得的表面润湿的干粉混合物中并搅拌均匀；

S6：提供集流体，将混合均匀的电池正极材料涂覆在所述集流体上，然后进行烘干、辊压以形成正极片。

进一步地，所述功能性添加剂中无机添加剂占所述功能性添加剂的总质量的10％～30％。

进一步地，在步骤S3中搅拌条件为在1Hz～1000Hz公转或/和自转下搅拌10分钟至12小时。