[发明专利]一种疏水性锂电池正极材料、正极及其制备方法

说明书

一种疏水性锂电池正极材料、正极及其制备方法，疏水性锂电池正极材料为常规锂电池正极材料表面结合疏水性修饰剂，其中，疏水性修饰剂的分子结构为R‑X_n；R为任选具有取代基的6～18个碳原子的烷基，该取代基选自烷基、芳基或烷氧基；X为‑Si‑(R₂)₃OR₁或羧基，R₁、R₂为甲基或乙基；n为1、2、3或4。该正极材料在电极制备和电极流转过程中，不易吸收水分，降低了电极过程控制难度，同时，有利于极片水分控制以及电解液浸润特性提高。

技术领域

本发明涉及一种疏水性锂电池正极材料、正极及其制备方法，属于锂电池电极材料技术领域。

背景技术

锂电池对于水分非常敏感，水分偏高会导致SEI膜分解、电解液分解、副反应加剧，造成电池效率下降、容量衰减、产气膨胀，严重时甚至产生起火爆炸事故。因此，电极在组装成电池，在注液前一定要确保电极水分控制在要求范围内。为了保障电极水分符合控制要求，电池制备、组装、注液等工序生产环境的湿度通常为-35～-40℃露点温度，同时，需要对电极、电芯进行严格的真空烘烤，才能达到水分控制要求。

正极材料大多为金属氧化物，具有一定的亲水性，易与空气中的水分形成结晶水、或者发生物理吸附。尤其是高镍正极材料，由于镍含量的增加，材料稳定性下降，表面碱含量增加，极易吸收空气中的水分和二氧化碳，这对电池制作过程造成了很多的困扰。比如，在匀浆阶段易发生凝胶化，导致浆料无法使用或者浆料稳定性变差；在电极流转过程，由于过程控制和流转时间差异，电池性能一致性很难控制。正极材料在正极极片中占比达到90％以上，是电极水分的主要来源，因此，对于正极材料的水分控制成为整个正极水分控制的关键。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本发明提供一种正极材料，通过修饰剂的硅醚或羧基官能团(-X)与正极材料表面羟基(-M-OH)或者氧端基(-M＝O)进行共价连接，将修饰剂疏水性链(R-)连接到正极材料表面，在正极材料表面形成疏水保护层，从而降低正极材料水分含量以及吸水能力。同时，通过疏水改性后，将有助于提高正极极片的电解液浸润特性。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种疏水性锂电池正极材料，该材料为常规锂电池正极材料表面结合疏水性修饰剂，其中，疏水性修饰剂的分子结构为R-X_n；R为任选具有取代基的6～18个碳原子的烷基，该取代基选自烷基、芳基或烷氧基；X为-Si-(R₂)₃OR₁或羧基，R₁、R₂为甲基或乙基；n为1、2、3或4。

如上所述的疏水性锂电池正极材料，优选地，所述常规锂电池正极材料为镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、锰酸锂、钴酸锂或镍酸锂。

如上所述的疏水性锂电池正极材料，优选地，所述镍钴锰酸锂为111型、424型、523型、622型、711型或811型。

如上所述的疏水性锂电池正极材料，优选地，所述常规锂电池正极材料与疏水性修饰剂的质量比为1：0.0001～0.1。

另一方面，本发明提供如上所述的疏水性锂电池正极材料的制备方法，该方法包括：将所述常规锂电池正极材料分散在极性溶剂中，加入所述疏水性修饰剂，混合均匀，然后过滤、干燥，获得疏水性锂电池正极材料。

如上所述的疏水性锂电池正极材料的制备方法，优选地，所述极性溶剂为NMP或乙醇。

再一方面，本发明提供一种疏水性锂电池正极，该电池正极采用了如上所述的疏水性锂电池正极材料。

又一方面，本发明提供如上所述的疏水性锂电池正极的制备方法，该方法包括：将所述的疏水性锂电池正极材料进行匀浆，然后将浆料涂布在正极基片上，制成疏水性锂电池正极。