一种电池正极材料及使用该电池正极材料的正极片的制备方法技术

一种电池正极材料及使用该电池正极材料的正极片的制备方法，所述电池正极材料包括正极活性材料，导电剂、粘结剂、以及功能性添加剂，该四种组份的质量比为95:2.5:1.5:1。所述功能性添加剂包括无机添加剂与有机添加剂。在正极片中添加所述功能性添加剂，既可以降低由温度骤增引起的燃烧或爆炸的可能性，提高电池的安全性能，同时避免添加剂直接和负极接触，避免由添加剂和负极兼容性带来的容量损失。另外，采用有机添加剂和无机添加剂分步混合使用，不仅能使添加剂能与正极材料、导电剂、粘结剂混合均匀，而且二者能够协同作用，进一步提高阻燃性能，提高电池的针刺安全性能。

Positive electrode material for battery and preparation method of positive plate using the positive electrode of the battery

A preparation method of battery cathode materials and anode plate using the battery cathode material, anode material of the battery includes a cathode active material, conductive agent, binder, and functional additives, the four components of the mass ratio of 95:2.5:1.5:1. The functional additive comprises an inorganic additive and an organic additive. Add the functional additives in the anode plate, which can reduce the temperature caused by the sudden combustion or explosion possibility, improve the safety performance of the battery, while avoiding additive direct and negative contact, avoid the loss of capacity caused by additive and negative compatibility. In addition, using organic and inorganic additives by mixed use, not only can make the additive and cathode materials, conductive agent, binder and mixed evenly, and the two to synergy, to further improve the flame retardant performance, improve the battery safety performance of acupuncture.

【技术实现步骤摘要】
一种电池正极材料及使用该电池正极材料的正极片的制备方法
本专利技术涉及锂离子电池材料领域，特别是一种电池正极材料及使用该电池正极材料的正极片的制备方法。
技术介绍
锂离子电池具有工作高电压、高比能、长循环寿命、高自放电率、无污染等优势，现已广泛用于移动电话、便携式计算机、数码产品等小型电子设备，并已在电动汽车和混合动力汽车等交通工具上展示出广阔的应用前景和强劲的发展势头。锂离子电池主要有正负极材料、隔膜和电解液组成。锂电池的安全问题是目前实际应用的一大瓶颈，当大倍率充放电时，电池内部产生各种电化学反应致使电池内部温度和气压持续升高而导致电池极易热失控，甚至引起电池的燃烧和爆炸。然而要从根本上解决锂离子电池的安全性能，必须优化电池所用材料的性能，使用高安全性能的电池材料。传统的提高锂电池安全性能的措施包括采用电流保护板、限制电池工作电压，电解液中添加阻燃添加剂，在电池内部设置PTC等方式，这些方式虽在一定程度上能够提高电池安全性能，但对电池产生一定的负面影响，如电流保护板针对的是电池外部短路，对电池内部短路无能为力；限制工作电压的同时也限制了电池能量密度的发挥；电解液中添加阻燃添加剂会降低电解液电导率造成电池内阻增大；在内部设置PTC则对电池设计产生一定的影响等。同时，这些防护措施对于典型的电池外部针刺情况缺乏足够的防护作用。由于针刺情况下电池内部发生直接短路，电流陡增导致电池内部温度骤增，增加了电池起火爆炸的危险，因此对电池针刺提出了更高的防护要求。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种可提高正极片的针刺安全性能的电池正极材料及使用该电池正极材料的正极片的制备方法，以解决上述技术问题。一种电池正极材料，其包括正极活性材料，导电剂、粘结剂、以及功能性添加剂，该四种组份的质量比为95:2.5:1.5:1，所述功能性添加剂包括无机添加剂与有机添加剂，所述无机添加剂为硼酸、硼砂、氧化钼、氧化锌、氧化锡及氧化铁中的至少一种或几种的混合物，所述有机添加剂为能在高温时发生裂解生成硅氧键和/或硅碳键和裂解碳层的硅树脂，所述硅树脂在裂解时能分解出氨基或氟，所述硅树脂的硅氧键和/或硅碳键与无机添加剂形成无机隔氧绝热保护层以提高阻燃性能。进一步地，所述正极活性材料为钴酸锂、锰酸锂、磷酸亚铁锂、镍酸锂中的一种或几种。进一步地，所述导电剂为天然鳞片石墨、微晶石墨或导电碳黑。进一步地，所述粘结剂为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素纳中的一种或几种的混合物。进一步地，所述硅树脂为甲基硅树脂、甲基苯硅树脂、聚甲基硅树脂、氨基硅树脂、氟硅树脂中的至少一种。进一步地，所述硅树脂为氨基硅树脂或氟硅树脂。进一步地，所述功能性添加剂中无机添加剂占所述功能性添加剂的总质量的10％～30％。一种使用电池正极材料的正极片的制备方法，其包括下列步骤：S1：将正极活性材料、导电剂、粘结剂、以及功能性添加剂按该四种组份的质量比为95:2.5:1.5:1进行备料，所述功能性添加剂包括无机添加剂与有机添加剂，所述无机添加剂为硼酸、硼砂、氧化钼、氧化锌、氧化锡及氧化铁中的至少一种或几种的混合物，所述有机添加剂为能在高温时发生裂解生成硅氧键和/或硅碳键和裂解碳层的硅树脂，所述硅树脂在裂解时能分解出氨基或氟，所述硅树脂的硅氧键和/或硅碳键与无机添加剂形成无机隔氧绝热保护层；S2：提供适量的溶剂，将所述粘结剂、有机添加剂加入到该溶剂进行混合均匀成均一的胶体；S3：将所述正极活性材料、导电剂、以及无机添加剂进行干混，并混合均匀；S4：给由步骤S3所制得的混合物加入所述溶剂，所述溶剂的量以以润湿干粉的表面为准；S5：将步骤S2制得的胶体加入到步骤S4制得的表面润湿的干粉混合物中并搅拌均匀；S6：提供集流体，将混合均匀的电池正极材料涂覆在所述集流体上，然后进行烘干、辊压以形成正极片。进一步地，所述功能性添加剂中无机添加剂占所述功能性添加剂的总质量的10％～30％。进一步地，在步骤S3中搅拌条件为在1Hz～1000Hz公转或/和自转下搅拌10分钟至12小时。与现有技术相比，在正极片中添加所述功能性添加剂，既可以降低由温度骤增引起的燃烧或爆炸的可能性，提高电池的针刺安全性能，同时避免添加剂直接和负极接触，避免由添加剂和负极兼容性带来的容量损失。另外，采用有机添加剂和无机添加剂分步混合使用，不仅能使添加剂能与正极材料、导电剂、粘结剂混合均匀，而且二者能够协同作用，进一步提高阻燃性能，提高电池的针刺安全性能。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解的是，此处对本专利技术实施例的说明并不用于限定本专利技术的保护范围。本专利技术提供的一种电池正极材料，其包括正极活性材料，导电剂、粘结剂、以及功能性添加剂，该四种组份的质量比为95:2.5:1.5:1。当然可以想到的是，在制备所述正极片，还需要溶剂、集流体等组份材料，由于其是本领域技术人员的所习知的内容，所述溶剂可以为NMP，其组份重量比可以根据需要进行调节，所以在本实施例中不再将其作为电极正极材料的总质量的一部分来说明其质量比。所述集流体可以为一成品材料，例如可以选自铝箔、冲孔钢带等。在本实施例中，可以选择铝箔作为正极集流体。通过将上述的四种材料涂覆在该集流体上即可以制成正极片，且其为现有技术，在此也不再详细说明。所述正极活性材料可以为钴酸锂、锰酸锂、磷酸亚铁锂、镍酸锂中的一种或几种。所述导电剂可以为天然鳞片石墨、微晶石墨或导电碳黑。在本实施例中，所述导电剂为天然鳞片石墨，其重量份为2.5。所述功能性添加剂包括无机添加剂与有机添加剂。所述无机添加剂为硼酸、硼砂、氧化钼、氧化锌、氧化锡及氧化铁中的至少一种或几种的混合物，所述有机添加剂为硅树脂，所述硅树脂能与所述无机添加剂协同作用以提高阻燃性能。所述粘结剂可以为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素纳中的一种或几种的混合物。在本实施例中，所述粘结剂为聚四氟乙烯，其重量份为1.5。所述功能性添加剂包括无机添加剂与有机添加剂。所述无机添加剂为硼酸、硼砂、氧化钼、氧化锌、氧化锡及氧化铁中的至少一种或几种的混合物，所述有机添加剂可以为能在高温时发生裂解生成硅氧键和/或硅碳键和裂解碳层硅树脂。由于上述材料在制备正极片时，硅树脂会迁移到材料表面，而在高温时该硅树脂将发生裂解并生成硅氧键和/或硅碳键和裂解碳层，这些生成的硅氧键和/或硅碳键与无机添加剂形成无机隔氧绝热保护层。这样的无机隔氧绝热保护层既可以阻止分解物外逸，又可以抑制材料的热分解从而达到提高阻燃的目的。另外，所述硅树脂所生成的裂解碳层还可以隔绝外界的空气和热量，降低材料的可燃性。另一方面，硅树脂分解的氨基或氟可以捕获燃烧反应中的自由基，从而阻止火焰的传播，使燃烧区的火焰密度下降，使燃烧反应速度下降直至终止。由上所述，所述硅树脂能与所述无机添加剂的协同作用即可以提高阻燃性能。所述硅树脂为甲基硅树脂、甲基苯硅树脂、聚甲基硅树脂、氨基硅树脂、氟硅树脂中的至少一种。进一步地，所述硅树脂还可以为氨基硅树脂或氟硅树脂。所述功能性添加剂中无机添加剂占所述功能性添加剂的总质量的10％～30％。当然，可以想到的是，上述的任何一种硅树脂都可以与任意一种无机添加剂发生上述的协同作用以提供阻燃性能。根据上述的材料名称及重量份进行备料，然后制备本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池正极材料，其特征在于：所述电池正极材料包括正极活性材料，导电剂、粘结剂、以及功能性添加剂，该四种组份的质量比为95:2.5:1.5:1，所述功能性添加剂包括无机添加剂与有机添加剂，所述无机添加剂为硼酸、硼砂、氧化钼、氧化锌、氧化锡及氧化铁中的至少一种或几种的混合物，所述有机添加剂为可在高温时发生裂解生成硅氧键和/或硅碳键和裂解碳层的硅树脂，所述硅树脂在裂解时能分解出氨基或氟，所述硅树脂的硅氧键和/或硅碳键与无机添加剂形成无机隔氧绝热保护层以提高阻燃性能。

【技术特征摘要】
1.一种电池正极材料，其特征在于：所述电池正极材料包括正极活性材料，导电剂、粘结剂、以及功能性添加剂，该四种组份的质量比为95:2.5:1.5:1，所述功能性添加剂包括无机添加剂与有机添加剂，所述无机添加剂为硼酸、硼砂、氧化钼、氧化锌、氧化锡及氧化铁中的至少一种或几种的混合物，所述有机添加剂为可在高温时发生裂解生成硅氧键和/或硅碳键和裂解碳层的硅树脂，所述硅树脂在裂解时能分解出氨基或氟，所述硅树脂的硅氧键和/或硅碳键与无机添加剂形成无机隔氧绝热保护层以提高阻燃性能。2.如权利要求1所述的电池正极材料，其特征在于：所述正极活性材料为钴酸锂、锰酸锂、磷酸亚铁锂、镍酸锂中的一种或几种。3.如权利要求1所述的电池正极材料，其特征在于：所述导电剂为天然鳞片石墨、微晶石墨或导电碳黑。4.如权利要求1所述的电池正极材料，其特征在于：所述粘结剂为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素纳中的一种或几种的混合物。5.如权利要求1所述的电池正极材料，其特征在于：所述硅树脂为甲基硅树脂、甲基苯硅树脂、聚甲基硅树脂、氨基硅树脂、氟硅树脂中的至少一种。6.如权利要求1所述的电池正极材料，其特征在于：所述硅树脂为氨基硅树脂或氟硅树脂。7.如权利要求1所述的电池正极材料，其特征在于：所述功能性添加剂中无机添加剂占所述功能性添加剂的总质量的10％～30％。8.一种使用电池正极...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛玉琴，韩珽，杨张萍，
申请(专利权)人：海宁聚兴新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33