一種鋰離子電池的正極及由其組成的電池制造技術

本發明專利技術提供了一種鋰離子電池的正極及由此正極所組成的鋰離子電池。所述正極中包含正極活性物質和與所述正極活性物質混雜的氫氧化鋁；所述氫氧化鋁的用量為正極活性物質的質量的0.1%~200%。由所述正極制備得到的鋰離子電池能夠在針刺、沖擊等不良的情況下有效減少燃燒、爆炸的風險，提升了電池的使用安全性。

Positive electrode of lithium ion battery and battery comprising the same

The invention provides a positive electrode of a lithium ion battery and a lithium ion battery composed of the positive electrode. The positive electrode comprises a positive electrode active material and an aluminum hydroxide mixed with the positive electrode active substance; the amount of the aluminum hydroxide is 0.1%~200% of the mass of the positive active material. The lithium ion battery prepared by the positive electrode can effectively reduce the risk of combustion and explosion under the condition of acupuncture, impact, etc., and improves the use safety of the battery.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及鋰離子電池領域，更具體地，涉及一種鋰離子電池的正極及由其組成的電池。
技術介紹
鋰離子電池因其具有體積能量比和重量能量比高、電壓高、自放電率低、無記憶效應、循環壽命長等優點被廣泛應用于各個領域。但其安全性，制約了鋰電的進一步發展：①能量密度很高，如果發生熱失控反應，放出的熱量容易導致不安全行為發生；②鋰離子電池由于采用有機電解質體系，有機溶劑是碳氫化合物，易發生熱分解，并且溶劑易燃，熱失控時容易引起電池著火，甚至燃燒、爆炸；③過充電反應會使正極材料結構發生變化而使材料具有很強的氧化作用，使電解液中溶劑發生強烈氧化，并且這種作用是不可逆的，反應引發的熱量如果積累會存在引發熱失控的危險。提高鋰電池安全性常采用安全電解液、開發穩定性好的正負極活性物質、使用具備耐高溫能力的隔膜、改變電池結構以及使用熱敏材料等手段，雖在一定程度上提升了電池的安全性，但未能完全解決鋰離子電池的安全問題。鋰離子電池發生內短路時，瞬間電流大，能在短路處瞬間升溫至幾百度，劇烈的溫升導致電池內部有機電解液以及活性物質發生一系列熱化學反應，最終導致電池燃燒或爆炸。電池中的PTC墊圈、安全氣閥或在極片上涂覆PTC材料等都具有滯后性，內短路時可能未及時發揮作用。新式隔膜大多在原PP或PE隔膜表面涂覆聚合物或金屬氧化物，以提高隔膜的耐溫能力，隔膜改性后耐溫得到一定程度的提升，但可承受溫度仍然偏低，無法應付電池內短路時的瞬間溫升。無紡布隔膜以及一些新材料隔膜其耐高溫能力較以上兩種隔膜有所提升，但強度不足。安全電解液是在原電解液的基礎上通過添加阻燃添加劑以達到提升電池安全性的目的。目前研究的添加劑種類較多，添加劑的加入能在一定的程度上降低電解液的燃燒性但普遍存在影響電池性能的缺點。更安全、性能更好的正極材料一直都是研究的熱點，現已有多種正極材料運用于工業化生產中，但每種正極材料的性能各異，目前還沒出現安全性、容量等各方面性能都比較優異的正極材料。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種鋰離子電池的正極，所述正極能夠有效克服現有技術的不足，提升電池在針刺、沖擊等不良情況下的安全性。為解決上述技術問題，本專利技術采用的技術方案是：一種鋰離子電池的正極，正極中含有正極活性物質和與所述正極活性物質混雜的氫氧化鋁；所述氫氧化鋁的用量為正極活性物質的質量的0.1%~200%。本專利技術通過向正極中添加氫氧化鋁，由此提高電池的安全性能。氫氧化鋁能在電池內部升溫時吸熱，降低溫升；同時能釋放出水，稀釋電池內可燃氣體。優選地，所述氫氧化鋁的用量為正極活性物質的質量的0.1%~100%。優選地，所述氫氧化鋁的粒徑小于50um，更優選為小于10um，更進一步優選為小于5um。優選地，所述氫氧化鋁每克中含有鋁元素0.30~0.35克。優選地，所述活性物質為鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、磷酸鐵鋰、磷酸釩鋰、磷酸錳鋰、鎳鈷錳鋰氧化物、鎳鈷鋁鋰氧化物中的一種或多種的組合，更優選為鎳鈷錳鋰氧化物。其中所述鎳鈷錳鋰氧化物為LiNixCoyMnzO2-a，0≤x≤1.1，0≤y≤1.1，0≤z≤1.1，0≤x+y+z≤1.1，-0.2≤a≤0.2；優選為LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2。所述鎳鈷鋁鋰氧化物為LiNixCoyAlzO2-a，0≤x≤1.1，0≤y≤1.1，0≤z≤1.1，0≤x+y+z≤1.1，-0.2≤a≤0.2。優選地，所述正極活性物質為摻雜或不摻雜其他化學元素，總摻雜元素的摩爾含量是鋰元素摩爾含量的10%以下。優選地，所述正極活性物質的表面涂覆或者不涂覆有其他化學物質，所述其他化學物質為三氧化二鋁、二氧化硅、氧化鋅、二氧化鈦；所述其他化學物質的質量小于所述正極活性物質的質量的10%。上述鋰離子電池的正極可采用以下方法制備：S1.將正極活性材料、氫氧化鋁、導電劑與粘結劑，按照一定的配比制備成正極漿料；S2.將正極漿料涂覆在鋁箔或鋁合金箔表面，通過輥壓、裁剪后制備成鋰離子電池正極。其中，步驟S1中，所述的正極活性物質和氫氧化鋁配比為1：0.001~2，優選為1：0.001~1，更進一步優選為1：0.01~0.50。導電劑可選用現用技術中的材料，如碳納米管、石墨等。粘結劑可選用現用技術中的材料，如聚偏氟乙烯（PVDF）等。本專利技術的另一個目的是提供一種鋰離子電池，所述鋰離子電池采用上述的正極而制成。其中，負極片由銅箔、石墨、導電劑、粘結劑等制備而成。以上述正極片、隔膜及負極片等在卷繞機中卷繞成電芯。最后將電芯置于電池鋼殼內注入非水有機電解液，經封口、化成后制備成鋰離子電池。與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：本專利技術通過向正極中添加氫氧化鋁，與正極活性物質進行混雜后，由此制備得到一種安全性能高的正極。由所述正極制備得到的電池能夠在針刺、沖擊等不良的情況下有效減少燃燒、爆炸的風險，提升了電池的使用安全性。附圖說明圖1為實例1所制備得到的鋰離子電池的充放電曲線圖。圖2對比例所制備得到的鋰離子電池的充放電曲線圖。具體實施方式通過以下具體實施例進一步詳細說明本專利技術，應當理解，此處所描述的具體實施例僅用于解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術，可以在本專利技術權利限定的范圍內進行各種改變。實施例1一種鋰離子電池，包括正極和負極，正極中的正極材料含有按以下質量百分數計算的物料：活性物質鎳鈷錳酸鋰（LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2）：81%、氫氧化鋁：15%、碳納米管：1%、石墨：2%、聚偏氟乙烯（PVDF）：1%。正極的制備步驟如下：將上述配比的物料制備成正極漿料，然后將正極漿料涂覆在鋁箔表面，通過輥壓、裁剪后制備成鋰離子電池正極。將該正極片與負極片、隔膜等以卷繞的方式造成電芯。其中，負極中的負極材料含有按以下質量百分數計算的物料：石墨：96%、乙炔黑：1.5%、羧甲基纖維素鈉（CMC）：1.5%、丁苯橡膠（SBR）：1%。最后將電芯置于電池鋼殼內注入非水有機電解液，經封口、化成后制備成二次鋰離子電池。對比例一種鋰離子電池，包括正極和負極。正極中的正極材料含有按以下質量百分數計算的物料：活性物質鎳鈷錳酸鋰（LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2）：96%、碳納米管：1%、石墨：2%、聚偏氟乙烯（PVDF）：1%。正極的制備步驟如下：將上述配比的物料制備成正極漿料，然后將正極漿料涂覆在鋁箔表面，通過輥壓、裁剪后制備成鋰離子電池正極。將該正極片與負極片、隔膜等以卷繞的方式造成電芯。其中，負極中的負極材料含有按以下質量百分數計算的物料：石墨：96%、乙炔黑：1.5%、羧甲基纖維素鈉（CMC）：1.5%、丁苯橡膠（SBR）：1%。最后將電芯置于電池鋼殼內注入非水有機電解液，經封口、化成后制備成二次鋰離子電池。測試安全性能測試將上述實施例和對比例所制備得到的鋰離子電池充滿電后進行安全性能測試（如重物沖擊以及針刺測試），測試條件按國家標準進行（重物沖擊的標準為GB31241-2014；針刺測試的標準為GB/T31485-2015），沖擊及針刺測試合格通過要求為不發生爆炸或燃燒，其測試結果如表1所示：表1安全測試結果表編號數量/個沖擊測試的通過個數針刺測試的通過個數實施例1303019對比例30210充放電測試對上述實施例和對比例所制備得到的鋰離子電池進行充放電測試，測試條件如下：恒流恒壓本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種鋰離子電池的正極，其特征在于，正極中含有正極活性物質和與所述正極活性物質混雜的氫氧化鋁；所述氫氧化鋁的用量為正極活性物質的質量的0.1%~200%。

【技術特征摘要】
1.一種鋰離子電池的正極，其特征在于，正極中含有正極活性物質和與所述正極活性物質混雜的氫氧化鋁；所述氫氧化鋁的用量為正極活性物質的質量的0.1%~200%。2.根據權利要求1所述的正極，其特征在于，所述氫氧化鋁的用量優選為正極活性物質的質量的0.1%~100%。3.根據權利要求1所述的正極，其特征在于，所述氫氧化鋁顆粒的粒徑小于50um，優選為小于10um，更進一步優選為小于5um。4.根據權利要求1所述的正極，其特征在于，每克所述氫氧化鋁中含有鋁元素0.30~0.35克。5.根據權利要求1所述的正極，其特征在于，所述活性物質為鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、磷酸鐵鋰、磷酸釩鋰、磷酸錳鋰、鎳鈷錳鋰氧化物、鎳鈷鋁鋰氧化物中的一種或多種的組合。6.根據權利要求1所述的正極，其特征在于，所述正極活性物質為摻雜或不摻雜其他化學元素...

【專利技術屬性】
技術研發人員：薛建軍，陳家輝，夏明德，崔燕，
申請(專利權)人：廣州鵬輝能源科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東;44