[发明专利]一种负极添加剂及其制备方法、负极极片以及锂离子电池

说明书

本发明公开了负极添加剂及其制备方法、负极极片以及锂离子电池，负极添加剂的制备方法为：S1：将磷酸溶液与三聚氰胺粉体按比例混合，搅拌并升温至50～150℃下反应1～6h，再升温至150～300℃下反应1～6h，得到三聚氰胺磷酸盐中间体；S2：在三聚氰胺磷酸盐中间体中加入LiOH粉体，搅拌并升温至250～350℃下反应1～6h，得到三聚氰胺多聚磷酸锂；所述负极极片包括集流体、活性物质、导电剂、粘结剂、增稠剂与负极添加剂。该添加剂中含有丰富的氮、磷基团，在电池发热时，可以形成难挥发的玻璃状物质，附着在负极材料表面，减缓负极氧化反应的剧烈程度，从而提高电池的安全性；包含负极极片的锂离子电池具有较高的安全性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，特别涉及一种负极添加剂及其制备方法、负极极片以及锂离子电池。

背景技术

随着在消费电子、动力汽车及储能电站等方面的广泛应用，锂离子电池的安全性能越来越受到人们的重视。阻止或延缓电池的燃烧、爆炸是提高电池安全性能的重要方面。比如，中国专利CN104466053A提出，在电池箱体中填充有机硅胶，该有机硅胶在受热的极端环境中会分解并产生阻燃气体，延缓爆炸时间。但该方法只能在电池失效之后对失效后果进行延缓，并不能阻止失效事件的发生。中国专利CN112242652A在有机电解液中添加磷腈及其衍生物、卤代烷基衍生物、卤代磷酸酯/亚磷酸酯等添加剂，利用各种阻燃添加剂蒸汽压与沸点不同的特点，在电池失效过程中分段作用，延缓电池失效。本发明人研究发现，阻燃添加剂确实可以使得电解液达到不燃状态，但仍然不能阻止锂离子电池的燃烧。这是因为相比于有机电解液，满充状态下的负极具有更高的还原性，可以与弱氧化剂反应达成链式燃烧。中国专利CN111916661A提出，在正极极片、负极极片或者隔膜表面涂覆阻燃材料，可以有效避免锂离子电池发生热失控的问题。但该方法增加了电池制造工序，增加成本，且不能使阻燃材料与活性材料充分接触。

有鉴于此，确有必要提供一种新的方法，降低锂离子电池的可燃性，提升锂离子电池的安全性。

发明内容

本发明的目的是提供一种负极添加剂，降低锂离子电池的可燃性，提升锂离子电池的安全性。

为了实现上述目的采取以下技术方案：

一种负极添加剂，包括由式I结构表示的化合物，式I的结构式如下：

其中，n的取值范围为1～8。

该添加剂结构中含有丰富的N、P成分，在电池温度升高时，可以形成难挥发的玻璃状物质，绝热隔氧，降低电池的可燃性，提升电池的安全性。但过大分子量的物质在浆料混合过程中会带来黏度增大、分散不均的隐患，因此这里n值取1～8之间。

该添加剂结构中还具有较多的双键氧，可以与负极活性物质表面的官能团，尤其是羟基官能团形成氢键作用，吸附在负极活性物质表面，提高负极材料的安全性。

该添加剂经过锂化，在电池首次充电过程中，不需要消耗锂离子，因此不会降低电池的库伦效率。另一方面，该添加剂吸附在负极活性材料表面，其中的锂离子可以作为锂离子通道，降低电解液中锂离子跃迁嵌入负极活性材料的阻力，提升电池性能。

本发明公开的的添加剂，可以在负极合浆时加入，通过合浆工序与负极活性材料充分混合，均匀分布，不改变现有工艺，具有实施方便，成本低廉的优点。

本发明的另一目的是提供一种负极添加剂的合成方法。

为了实现上述目的采取以下技术方案：

一种负极添加剂的合成方法，包括以下步骤：

S1：将磷酸溶液与三聚氰胺粉体按比例混合，搅拌并升温至50～150℃下反应1～6h，再升温至150～300℃下反应1～6h，得到三聚氰胺磷酸盐中间体；