[发明专利]一种高安全复合正极极片、其制备方法及其应用

说明书

本发明提供了一种高安全复合正极极片、其制备方法及其应用，复合正极极片包括铝箔层和活性材料层；活性材料层在铝箔层的一面或两面；活性材料层包括与铝箔层接触的能量层、与能量层接触的过渡层和与过渡层接触的难失氧层；难失氧层包括难失氧正极材料；难失氧正极材料包括磷酸铁锂及其改性材料、磷酸钒锂及其改性材料、磷酸锰铁锂及其改性材料、硅酸铁锂及其改性材料和硅酸锰铁锂及其改性材料中的一种或多种。复合正极极片通过设置能量层和特定原料制备的难失氧层，使其具有较高安全性。高安全复合正极极片组装的软包电池的电芯的能量密度为180～330Wh/kg；测试10个样品，针刺测试通过率为8～10个；挤压测试通过率为8～10个。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种高安全复合正极极片、其制备方法及其应用。

背景技术

在当前能源危机与环境问题越来越突出的社会环境下，新能源汽车已逐渐成为汽车产业发展的主流趋势。新能源汽车的投入和使用，可以减少对石油等化石燃料的依赖性，并能有效降低温室气体和标准污染物的排放。众所周知，锂离子电池近年来在便携式电子产品中已经广泛应用，并开始朝着动力电池和中大型电池的方向发展，这不仅对锂离子电池的循环周期、使用寿命、制作成本提出了巨大挑战，也对锂离子电池的安全性提出了更高要求。

当动力电池的材料的正极体系集中在高镍三元材料和高容量钴酸锂等材料时，因其在充电态下结构不稳定易失氧的特性，解决锂离子电池安全性的问题迫在眉睫。因为锂离子电池在高温、穿刺、滥用或外在环境不良时，隔膜热收缩、电池易内部短路、电解液分解产气产热、正极失氧等副反应，而由正极失氧释放的氧气，提供了燃烧的条件，从而引发电池爆炸或燃烧。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高安全复合正极极片、其制备方法及其应用，且该复合正极极片具有较高安全性。

本发明提供了一种高安全复合正极极片，包括铝箔层和活性材料层；

所述活性材料层在铝箔层的一面或两面；

所述活性材料层包括与铝箔层接触的能量层、与能量层接触的过渡层和与过渡层接触的难失氧层；

所述难失氧层包括难失氧正极材料；所述难失氧正极材料包括磷酸铁锂及其改性材料、磷酸钒锂及其改性材料、磷酸锰铁锂及其改性材料、磷酸锰锂及其改性材料、硅酸铁锂及其改性材料和硅酸锰铁锂及其改性材料中的一种或多种。

优选地，所述能量层包括能量正极材料；所述能量正极材料包括钴酸锂及其改性材料、镍钴锰酸锂三元材料及其改性材料、镍钴铝酸锂三元材料及其改性材料、锰酸锂及其改性材料、镍锰酸锂及其改性材料和富锂相材料及其改性材料中的一种或多种。

优选地，所述能量层的厚度为25～120μm；

难失氧层的厚度为1～50μm；

过渡层的厚度为500nm～40μm。

优选地，所述能量正极材料的粒径D50为5～30μm；

所述难失氧正极材料的粒径D50为50nm～5μm。

优选地，所述高安全复合正极极片还包括添加剂，所述添加剂分散在难失氧层中或涂覆在难失氧层的表面；所述添加剂的粒径D50为30nm～2μm；

所述添加剂包括无机氧化物纳米材料和/或无机磷酸盐。

所述无机氧化物纳米材料选自勃姆石、二氧化钛、二氧化硅、三氧化二铝、二氧化锆、氧化锌、MgO·Al₂O₃和三氧化二锑中的一种或多种；

所述无机磷酸盐选自磷酸铁、磷酸锂、磷酸镁、磷酸钙和磷酸锑中的一种或多种。

优选地，所述难失氧层包括第一导电剂和第一粘结剂；能量层包括第二导电剂和第二粘结剂；