[发明专利]长循环锂离子电池及其复合正极活性材料、正极材料、正极浆料和正极

说明书

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种长循环锂离子电池复合正极活性材料，其包括正极活性物质和正极添加剂；所述的正极添加剂为级配石墨炔；其中包括石墨炔A、石墨炔B、石墨炔C中的两种及以上。本发明还提供了一种包含所述复合正极活性材料的正极材料、正极浆料、正极以及锂离子电池。本发明通过所述的级配石墨炔混合物的使用，能够有利于锂离子在面内和面外的扩散和传输，能显著增加锂离子电池的循环性能。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池电池材料技术领域，具体涉及锂离子电池正极材料。

背景技术

放电电压大、能量密度高的锂离子电池的出现，极大促进了手机和笔记本电脑等电器的小型化和轻量化。近几年，锂离子电池生产量逐年增加，成为电子装置电源的主流，并逐步向大功率系统如电动汽车，国防工业，高效蓄能系统及卫星等领域拓展。在研究开发新的大容量、高能量密度的可充电电池的同时，具有长循环性能的锂离子电池研究开发也变得越来越重要。

目前，数码类锂离子电池的循环寿命大约在300-500周，而动力型锂离子电池的循环寿命也在2000-3000周不等，不可预见的电池容量损失及有限的循环寿命对电池将产生巨大的影响，为此国内外的研究人员对锂离子电池循环寿命展开了深入的研究，以满足锂离子电池在各个领域中的实际应用。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明旨在提供一种长循环锂离子电池的复合正极活性材料，旨在创新地正极添加剂的使用，显著改善锂离子电池的长循环效果。

本发明第二目的在于，提供一种包含所述复合正极活性材料的正极材料。

本发明第三目的在于，提供一种包含所述正极材料的正极浆料。

本发明第四目的在于，提供一种包含所述正极材料的正极。

本发明第五目的在于，提供一种包含所述正极的锂离子电池。

一种长循环锂离子电池复合正极活性材料，包括正极活性物质和正极添加剂；

所述的正极添加剂为级配石墨炔；其中包括石墨炔A、石墨炔B、石墨炔C中的两种及以上；

其中，石墨炔A的D50粒径为1-30nm；石墨炔B的D50粒径为31-100nm；石墨炔C的D50粒径为101-300nm。

本发明创新地发现，在锂离子电池的正极材料中添加所述级配方式的石墨炔，能够出人意料地显著改善锂离子的电学性能，可以是锂离子电池的循环次数提升至5000次以上。

本发明研究发现，所述的特殊粒径的级配方式是实现其在锂离子电池的长循环方面具有良好效果的关键。

进一步优选，石墨炔A的D50粒径为5-25nm；石墨炔B的D50粒径为50-90nm；石墨炔C的D50粒径为120-200nm。

作为优选，所述的级配石墨炔中，至少包含石墨炔A，选择性包含石墨炔B和/或石墨炔C。

作为优选，所述的级配石墨炔中，石墨炔A的重量份为1～10份；石墨炔B的重量份低于或等于20份；石墨炔C的重量份低于或等于10份。

研究还发现，在所述的级配粒径的控制的基础上，进一步控制级配方式以及级配的比例，有助于进一步改善锂离子电池的长效循环性能。

作为优选，所述的级配石墨炔中，包含石墨炔A和石墨炔B；且石墨炔A的重量份为1～3份；石墨炔B的重量份为4～5份。

优选地，所述的级配石墨炔中，包含石墨炔A、石墨炔B和石墨炔C；且石墨炔A的重量份为1～3份；石墨炔B的重量份为4～17份；石墨炔C的重量份为3～5份。

作为优选，所述的正极活性材料为钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂中的一种或多种。