[发明专利]锂离子电池正极活性物质、正极材料、正极材料浆料、正极片、其制备方法和锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体而言，涉及一种锂离子电池正极活性物质、正极材料、正极材料浆料、正极片、其制备方法和锂离子电池。

背景技术

近几年电动汽车行业虽然发展迅速，但其背后仍存在较大的隐患，其中最大的问题是锂电池电池的安全问题，影响锂离子电池安全性因素众多，最直接的两方面因素为材料热稳定性以及使用过程中的温升导致热积累，尤其是在大倍率(功率)充放电下，温升呈指数增长。

基于国家政策及市场(消费者)需求，为保证电动汽车续航能力，当前各大电池厂均在大力研发以三元(镍钴锰NCM)材料作为正极的动力锂离子电池(以下简称三元锂离子电池)。但三元锂离子电池的安全性问题一直未得以彻底解决，尤其是高镍含量的三元锂离子电池。三元锂离子电池的安全性之所以低于磷酸铁锂及磷酸锰铁锂等电池，其中最重要的一点原因是由于材料热稳定性差异：三元材料在200℃左右即发生分解，而磷酸铁锂/磷酸锰铁锂分解温度在400℃以上。

使用过程中温升导致热积累是影响锂离子电池安全的另一重要因素。锂离子电池充放电时的温升主要来自于电池内阻，因此，降低电池内阻可降低电池使用过程中的温度升高幅度，从而降低热量大幅积累，避免热失控。影响电池内阻的因素主要为正极材料与集流体之间的导电网络构成。由于负极石墨与铜箔的优异导电性，改善效果不如正极电极片。当前正极电极片导电结构为在铝箔上涂覆正极浆料(导电剂与正极活性材料)，烘干后经一定压力压实以保证导电性。但由于金属铝箔与粉料接触问题，其导电效果不佳。部分电池厂家在铝箔上进行导电炭黑涂覆以改善接触效果，提高导电性，但受限于导电炭黑本身特性，此种工艺对提高导电性、降低内阻效果仍有限。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种锂离子电池正极活性物质，该正极活性物质包括磷酸锰铁锂LiMn_xFe_1-xPO₄(0.5<x<1)和镍钴锰酸锂Li(Ni_xCo_yMn_z)O₂(0<x<1，0<y<1，0<z<1且x+y+z＝1)，通过特定含量的磷酸锰铁锂与镍钴锰酸锂进行复配，提升了纯镍钴锰酸锂正极材料的分解温度，改善了纯镍钴锰酸锂正极材料热稳定差的缺陷，可大幅提高纯镍钴锰酸锂正极材料的热稳定性，提高锂离子电池正极材料的安全性。

本发明的目的之二在于提供一种锂离子电池正极材料，该正极材料包括上述正极活性物质，具有与上述正极活性物质相同的优势，正极材料的安全性好。

本发明的目的之三在于提供一种锂离子电池正极材料浆料，该浆料是将上述锂离子电池正极材料溶解或分散在溶剂中得到，制成浆料后方便将正极材料涂覆在集流体上。

本发明的目的之四在于提供一种锂离子电池正极片，该正极片的集流体上先涂覆一层石墨烯，再涂覆上述锂离子电池正极材料浆料，不仅具有锂离子电池正极材料的优势，得到的正极片热稳定性好，而且通过先涂覆石墨烯能够提高电极片导电性，从而降低极片电阻，该锂离子电池正极片热稳定性和导电性良好，在大功率下能够保证其安全性。

本发明的目的之五在于提供一种锂离子电池正极片的制备方法，该方法先在集流体上涂覆一层石墨烯后再涂覆上述锂离子电池正极材料浆料，集流体和正极材料浆料之间有一层石墨烯层，优化了正极材料与集流体之间的导电网络，降低极片电阻，得到的正极片热稳定性和导电性良好，安全性好。

本发明的目的之六在于提供一种锂离子电池，包括上述锂离子电池正极活性物质、锂离子电池正极材料、锂离子电池正极材料浆料或锂离子电池正极片，该锂离子电池具有与上述锂离子电池正极活性物质、锂离子电池正极材料、锂离子电池正极材料浆料、锂离子电池正极片相同的优势，该锂离子电池热稳定性好，电池内阻低，从而降低了电池使用过程中的温升，是一种能够兼顾大功率及安全性的动力锂电池。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

根据本发明的第一个方面，提供了一种锂离子电池正极活性物质，锂离子电池正极活性物质主要由以下质量百分含量的组分组成：磷酸锰铁锂10～50％和镍钴锰酸锂50～90％；