[发明专利]一种以磷酸铝泡沫玻璃为集流体的锂电池正极体及制备方法

说明书

本发明提供一种以磷酸铝泡沫玻璃为集流体的锂电池正极体及制备方法，将锂电池正极材料的前驱物在片状磷酸铝泡沫玻璃中胶态化反应，烧结形成以磷酸铝泡沫玻璃为集流体的新型正极体。该新型正极体不同于正极材料涂布在铝箔等集流体，而是将正极材料的前驱物在玻璃泡沫孔内反应并烧结成一体形成的新型正极体，具有良好的微弹性，使用时无需加入粘接剂，直接裁切拼装即可。其显著的效果是优势是减少了制作正极片的粘接剂、铝箔等，保证了较高的能量密度。且正极材料在充放电过程中晶格结构受泡沫剥离微弹性的稳定防止晶体结构的塌陷，有效提高了锂电池正极的循环寿命。

技术领域

本发明属于锂离子电池材料领域，具体涉及一种以磷酸铝泡沫玻璃为集流体的锂电池正极体及制备方法。

背景技术

锂离子电池作为新一代的绿色高能充电电池，自1990年问世以来，以其电压高、能量密度大、循环性能好、自放电小和环境友好等突出优点，近20年取得了迅猛发展，已被广泛用作袖珍贵重家用电器如移动电话、便携式计算机、摄像机、照相机等的电源，目前锂离子电池正极材料主要包括钴酸锂、磷酸铁锂、高镍正极材料等。锂离子电池是迄今为止已经实用化的电池中电压最高、能量密度最大的电池，具有良 好的发展前景。随着人们消费意识的不断提高，对各类电子产品的小型化、智能化、及多功能的要求也愈来愈高，而这需要高容量、高能量密度的锂离子电池作为硬性支撑条件，因而开发高能量密度电池成为发展趋势之一。

目前，在动力电池领域，为了提高电池性能，降低成本，高性能锂离子电池的正极材料的种类以及改性基本达到了顶点。现阶段难以在容量方面有较大的突破。为进一步提升锂电池的能量密度和容量，减少正极片制备中使用粘接剂、集流体对提升锂电池整体能量密度具有积极的作用。公知的，锂电池的正极材料在充放电过程中伴随着晶格结构结构的不断可逆变化，因此，不可避免的发生晶体结构的塌陷，造成锂离子通道的堵塞，导电不良等。现有通过粘接在集流体涂布制备正极片的方法一方面含有的粘接剂占有体积，降低能量密度，另一方面，集流体自身热胀冷缩造成电极片出现裂纹缺陷。

锂离子电池主要由电极、隔膜以及电解液构成。其中，锂离子电池的发 展很大程度上取决于电极活性材料性能的提高。目前，锂离子电池的正极活 性材料主要有LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4以及LiFePO4等；负极活性材料主 要是碳材料如石墨等。传统电极的制作方法是将电极活性材料颗粒与导电剂 以及粘结剂混合在一起制成浆料然后涂覆于集流体表面，并热处理涂覆后的 集流体制成电极。然而，这种电极稳定性不高，致使锂离子电池充放电性能较差，此外，应用该电极的锂离子电池在较高温度下的循环过程中容量衰减 较为严重。

造成锂离子电池性能下降的原因之一为承载电极活性材料的集流体如 铝箔等在锂离子电池充放电过程中易被腐蚀，从而使锂离子电池的稳定性降低。目前已有文献报道将磷酸铝包覆于锂离子电池正极活性物质表面，提高 锂离子电池正极的热稳定性(请参阅文献“Correlation between AlPO4nanoparticle coating thickness on LiCoO2cathode and thermal stablility”J.Cho， Electrochimica Acta 48(2003)2807-2811)。然而，上述将磷酸铝包覆正极活性物质的方法无法简单的适用于处理锂离子电池集流体。这主要是由于上述方法利用吸附的作用，使小的磷酸铝颗粒吸附在较大的正极活性物质颗粒表面。而锂离子电池集流体为宏观片材，磷酸铝颗粒难以通过吸附的方式在锂 离子电池集流体表面形成均匀磷酸铝层。

发明内容