【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于鋰離子電池，具體而言，涉及一種電池正極片及包括其的鋰離子電池。
技術介紹
1、鋰離子電池因其體積小、能量密度高、壽命長等特點被廣泛的應用于電動汽車、智能手機、筆記本電腦等領域。然而由于其自身的化學特性，容易發生熱失控進而引起安全事故，例如，鋰離子電池在發生過充、過放或機械損傷等情況時會產生大量熱量，一旦未及時處理，電池內部會迅速溫度升高同時產生大量氣體，進而發生爆炸或引發火災。因此，如何提高鋰離子電池的熱安全性是目前亟待解決的重大問題。
2、目前常用的方法包括使用電解液阻燃添加劑、增加安全閥或者使用隔熱涂層等方式提升鋰離子電池的熱安全性，但這些方式會帶來電性能惡化、成本上升、制造難度大等問題。因此，針對目前鋰離子電池容易因熱濫用造成的重大安全問題，亟需出現一種能夠提升鋰離子電池熱安全性的技術。
技術實現思路
1、本專利技術旨在提供一種電池正極片及包括其的鋰離子電池，正極片中含有添加劑石墨烯復合相變微球，可以通過石墨烯復合相變微球中相變材料的結構相變吸收并儲存部分熱量，避免了鋰離子電池在極端條件下使用時易發生熱失控等問題，有效提升了電池的熱安全性，同時，石墨烯復合相變微球的復合結構降低甚至避免了內部相變材料發生泄漏，從而避免了影響鋰離子電池性能。
2、為了實現上述目的，根據本專利技術的一個方面，提供了一種電池正極片，包括集流體和位于所述集流體至少一側的功能層，所述功能層含有添加劑石墨烯復合相變微球；所述石墨烯復合相變微球的內核為相變材料，外殼為石
3、在本專利技術的一個實施方式中，所述石墨烯復合相變微球內部的相變材料泄露率ω不超過4.3％。
4、本專利技術中的泄漏率ω的計算公式為m0為石墨烯復合相變微球的初始質量，mn為石墨烯復合相變微球加熱后的質量，以減少的重量與原始重量之比計算得出。
5、具體地，將石墨烯復合相變微球在60℃加熱180min，以減少的重量與原始重量之比計算得出。
6、即，石墨烯復合相變微球的初始質量記為m0，隨后置于60℃下加熱，每隔30min取出晾至常溫后稱重。第一次加熱30min后所稱重量記為m1，依次類推第n次加熱30min后所稱重量記為mn，泄露率ω的計算公式為：
7、
8、在本專利技術的一個實施方式中，所述石墨烯復合相變微球的相變材料泄露率ω不超過2％，優選不超過0.1％，更優選不超過0.03％。
9、在本專利技術的一個實施方式中，所述石墨烯復合相變微球的導熱系數為30～70w/m.k；優選為50～70w/m.k。
10、由于鋰離子電池在極端條件下使用時易發生熱失控，石墨烯復合相變微球中相變材料的結構相變能夠吸收并儲存部分熱量，通過將石墨烯復合相變微球的導熱系數控制在上述范圍內，可以獲得更高的吸熱儲熱速率，使得石墨烯復合相變微球更快的吸收和釋放熱量，達到快速反應的功能，更有利于防止鋰離子電池出現熱失控引發安全事故，提升鋰離子電池熱安全性能。
11、在本專利技術的一個實施方式中，所述石墨烯復合相變微球的熱焓值范圍為140～230j/g，優選為170～230j/g。
12、通過將石墨烯復合相變微球的熱焓值控制在上述范圍內，能夠快速吸收、釋放足夠多的熱量，使得石墨烯復合相變微球吸收和釋放的熱量更多，這樣鋰離子電池溫度維持在更加適宜的范圍，更有利于防止鋰離子電池出現熱失控引發安全事故，提升鋰離子電池熱安全性能。
13、在本專利技術的一個實施方式中，添加劑石墨烯復合相變微球占功能層總質量的0.1wt％～5wt％；優選為0.3wt％～2wt％。
14、示例性地，0.3wt％，0.5wt％，0.7wt％，1.0wt％，1.2wt％，1.4wt％，1.6wt％，1.8wt％，2.0wt％。
15、本專利技術通過控制石墨烯復合相變微球的添加量，能夠更好地在提升鋰離子電池熱安全性的同時保證能量密度之間兩者平衡，如果石墨烯復合相變微球的添加量太高，則能量密度容易損失較多；相反，如果石墨烯復合相變微球的添加量太低，則在鋰離子電池熱量達到閾值時吸收足夠的熱量改善熱安全性方面存在一定的難度。
16、在本專利技術的一個實施方式中，所述石墨烯復合相變微球中，與鋰離子電池正極直接接觸的外部石墨烯包覆層中，c元素含量為80wt％～100wt％，o元素含量為0wt％～20wt％，s元素含量為0wt％～1wt％，各元素含量之和為100wt％。
17、通過限定石墨烯復合相變微球中外部包覆層的碳含量，使其在較高的范圍內，同時控制了其他元素的含量，更好地保證了其電子的導電性。
18、優選地，所述石墨烯復合相變微球中，c元素含量為95wt％～100wt％，o元素含量為0wt％～5wt％，s元素含量為0wt％～0.1wt％，各元素含量之和為100wt％。
19、在本專利技術的一個實施方式中，所述石墨烯復合相變微球的粒徑dv50為3μm～20μm；優選為3μm～10μm。
20、示例性地，3μm，4μm，5μm，6μm，7μm，8μm，9μm，10μm。
21、通過將石墨烯復合相變微球的粒徑控制在上述范圍內，更有利于復合微球與正極活性物質平均粒徑的匹配，能夠更好地保證良好的吸熱儲熱效果。如果粒徑太高且超過正極活性物質的平均粒度，容易影響鋰離子電池正極片的壓實密度，造成能量密度的損失；相反，如果粒徑太低石墨烯殼層內包覆的相變材料過少，難以起到良好的吸熱儲熱效果。
22、在本專利技術的一個實施方式中，所述石墨烯復合相變微球的電阻率不高于0.5ω.cm；優選不高于0.2ω.cm。
23、考慮到電阻率越高，對電子傳導的阻礙越大，本專利技術將石墨烯復合相變微球的電阻率控制在上述數值以下時，其作為導電劑使用時導電性能更加優異。
24、在本專利技術的一個實施方式中，所述石墨烯復合相變微球的微觀形貌為顆粒狀，表層由石墨烯片連接而成，帶有不同程度的褶皺堆積。
25、在本專利技術的一個實施方式中，石墨烯片的片徑為1～100μm，優選為20～80μm。
26、石墨烯的片徑是指石墨烯完全舒展開的面上直徑，其尺寸大小主要影響到復合相變微球殼層的包覆狀態，片徑過低會包覆不均勻容易造成漏液，片徑過大石墨烯片易發生褶皺，造成殼體過厚而降低相變材料的載量，因此本專利技術優選將石墨烯的片徑控制在上述范圍內。
27、在本專利技術的一個實施方式中，所述功能層還包括正極活性材料、導電劑和粘接劑；所述正極活性材料包括鈷酸鋰、錳酸鋰和磷酸鐵鋰中的一種或多種；所述導電劑包括乙炔黑、多壁碳納米管、單壁碳納米管、石墨烯、碳纖維和導電石墨中的一種或多種；所述粘接劑包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯腈和聚酰亞胺中的一種或多種。
28、在本專利技術的一個實施方式中，所述石墨烯復合相變微球的制備步驟包括：將相變材料和氧化石墨烯溶液混合，得到混合液；對混合液進行預還原，造粒，并對獲得的預還原石墨烯復合相變微球進行本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種電池正極片，其特征在于，包括集流體和位于所述集流體至少一側的功能層，所述功能層含有添加劑石墨烯復合相變微球；所述石墨烯復合相變微球的內核為相變材料，外殼為石墨烯包覆層。
2.根據權利要求1所述的電池正極片，其特征在于，所述石墨烯復合相變微球中相變材料的泄露率ω不超過4.3％，優選不超過2％，更優選不超過0.1％，進一步優選不超過0.03％。
3.根據權利要求1所述的電池正極片，其特征在于，所述石墨烯復合相變微球的導熱系數為30～70W/m.k；優選為50～70W/m.k；
4.根據權利要求1所述的電池正極片，其特征在于，所述添加劑石墨烯復合相變微球占功能層總質量的0.1wt％～5wt％，優選為0.3wt％～2wt％。
5.根據權利要求1所述的電池正極片，其特征在于，所述石墨烯復合相變微球中，C元素含量為80wt％～100wt％，O元素含量為0wt％～20wt％，S元素含量為0wt％～1wt％，各元素含量之和為100wt％；
6.根據權利要求1至5中任一項所述的電池正極片，其特征在于，所述石墨烯復合相變微球的電阻率
7.根據權利要求1至5中任一項所述的電池正極片，其特征在于，所述石墨烯復合相變微球的微觀形貌為顆粒狀，表層由石墨烯納米片連接而成；
8.根據權利要求1所述的電池正極片，其特征在于，所述相變材料包括烷烴類、醇類、脂肪酸類和高分子聚合物類中的一種或多種；所述烷烴類包括正十六烷、正十八烷和石蠟中的一種或多種；所述醇類包括季戊四醇、新戊二醇、三羥甲基乙醇中的一種或多種；所述脂肪類包括硬脂酸和/或棕櫚酸；所述高分子聚合物類包括聚乙二醇和/或高密度聚乙烯。
9.根據權利要求1所述的電池正極片，其特征在于，所述功能層還包括正極活性材料、導電劑和粘接劑；所述正極活性材料包括鈷酸鋰、錳酸鋰和磷酸鐵鋰中的一種或多種；所述導電劑包括乙炔黑、多壁碳納米管、單壁碳納米管、石墨烯、碳纖維和導電石墨中的一種或多種；所述粘接劑包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯腈和聚酰亞胺中的一種或多種。
10.一種鋰離子電池，其特征在于，含有權利要求1至9中任一項所述的電池正極片。
...【技術特征摘要】
1.一種電池正極片，其特征在于，包括集流體和位于所述集流體至少一側的功能層，所述功能層含有添加劑石墨烯復合相變微球；所述石墨烯復合相變微球的內核為相變材料，外殼為石墨烯包覆層。
2.根據權利要求1所述的電池正極片，其特征在于，所述石墨烯復合相變微球中相變材料的泄露率ω不超過4.3％，優選不超過2％，更優選不超過0.1％，進一步優選不超過0.03％。
3.根據權利要求1所述的電池正極片，其特征在于，所述石墨烯復合相變微球的導熱系數為30～70w/m.k；優選為50～70w/m.k；
4.根據權利要求1所述的電池正極片，其特征在于，所述添加劑石墨烯復合相變微球占功能層總質量的0.1wt％～5wt％，優選為0.3wt％～2wt％。
5.根據權利要求1所述的電池正極片，其特征在于，所述石墨烯復合相變微球中，c元素含量為80wt％～100wt％，o元素含量為0wt％～20wt％，s元素含量為0wt％～1wt％，各元素含量之和為100wt％；
6.根據權利要求1至5中任一項所述的電池正極片，其特征在于，所述石...
【專利技術屬性】
技術研發人員：楊匯東，李素麗，陳偉平，
申請(專利權)人：珠海冠宇電池股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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