【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电芯领域，尤其涉及一种锂离子电芯正极安全涂层浆料及制备方法、一种安全层。
技术介绍
1、锂离子电池在使用过程中的安全隐患主要包括燃烧、爆炸等。日常使用过程中的落水、尖锐物品扎刺、高处跌落、环境温度急剧升高等都会导致电池各组件发生结构性破坏，从而引发锂离子电池的急剧放热反应和爆燃现象。现有技术中，为了提高锂离子电池的安全性，在电极上面增加安全涂层，即，将安全涂层浆料涂覆在电极表面。安全涂层是由一种或多种金属氧化物与各种添加剂（包括粘结剂、分散剂等）复合而成的薄膜层。电极表面涂覆安全涂层可有效地提升锂离子电池的安全性能，包括针刺、重物冲击等机械外力对电芯造成损伤时不起火、不爆炸。
2、现有技术中的安全涂层浆料则是额外引入无机非金属陶瓷材料，通过搅拌工艺的调整，将其与活性物质、导电剂和粘结剂均匀混合后所形成的浆料，所制备的浆料属于非牛顿流体，粉体颗粒很难完全、均匀的分散在溶剂中，容易出现团聚现象。通过添加分散剂、优化搅拌工艺设备的方式，能减少安全涂层浆料团聚的现象发生，但在微观时仍可发现存在漏涂现象。虽比未涂覆安全涂层的集流体更能有效地提升锂离子电池的安全性能，但是针刺、重物冲击的安全测试通过率仍不高。
3、在锂离子电池正极集流体表面涂覆安全涂层，虽增长了电子和锂离子的传输路径，使得安全电芯较普通电芯具有更大的阻抗，降低电芯 ed 性能；且会降低极片剥离力，导致活性物质与箔材更容易产生剥离，影响锂离子电池性能。
技术实现思路
1、本专利技术为解
2、为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
3、一种锂离子电芯正极安全涂层浆料，包括安全涂层和溶剂，其特征在于，所述的安全涂层包括原位复合材料、导电剂、固态电解质和粘结剂，所述的原位复合材料占安全涂层总质量的50~99%；所述的导电剂占安全涂层总质量的 0.1~10%；所述的固态电解质占安全涂层总质量的 0.1%~25%，所述的粘结剂占安全涂层总质量的 0.1~10%。
4、进一步的，所述的原位复合材料包括改性后的活性物质和氧化物。
5、进一步的，所述的溶剂包括 n-甲基吡咯烷酮、n-乙基吡咯烷酮、丙酮、乙醇-二甲苯混合溶液中的至少一种。
6、进一步的，所述的导电剂包括导电炭黑、碳纳米管、科琴黑、纳米炭纤维、石墨烯中的至少一种；和/或
7、所述的固态电解质包括不同化学计量比的钛酸锂、磷酸钛铝锂、钛酸镧锂、钽酸镧锂、磷酸锗铝锂、锂镧锆氧、镧锆铝锂氧中的至少一种；和/或
8、所述的粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠、聚氧化乙烯、海藻酸盐中的至少一种。
9、进一步的，所述的氧化物包括氧化镁、氧化锰、氧化铝、氧化锡、氧化锌、氧化钙、氧化锶、氧化钡、氧化钇、氧化镧、氧化铈、氧化镨、氧化钕、氧化镨、氧化钐、氧化钆、氧化鐿、氧化钪、氧化硅、氧化锑中的至少一种。
10、安全涂层浆料制备方法，其步骤如下：
11、步骤 1）：取活性物质前驱体溶液，加入过量的金属盐溶液、类金属盐溶液、稀土金属盐溶液中的至少一种，搅拌均匀，获得混合溶液 i；
12、其中：活性物质前驱体溶液、（金属盐溶液、类金属盐溶液、稀土金属盐溶液）和络合剂溶液的正常量摩尔比为 1:（0.0001~0.05）:（0.0001~0.05），过量的添加量为正常量的0.1~5%，优选为 1~3%。
13、优选的，所述的金属盐溶液、类金属盐溶液、稀土金属盐溶液至少加 2 种，质量比为（0~95%）:（0~95%）:（0~95%），其中两种质量比不为 0，且三种质量比之和为 100%。例如金属盐溶液、类金属盐溶液、稀土金属盐溶液的质量比可以是 0:20:80、10:90:0、50:0:50、75:0:25、95:0:5、20:40:40、33:33:34、12:50:38、10:2:88，具体不作限定。
14、进一步的，所述活性物质包括钴酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、锰酸锂的至少一种；和/或
15、所述的金属元素包括镁、钙、锶、钡、锰、铝、锡、锌中的至少一种；和/或
16、所述的类金属元素包括硅、锑中的至少一种；和/或
17、所述的稀土金属元素包括钪、钇、镧、铈、镨、钕、钐、钆、镱中的至少一种。
18、步骤 2）：取络合剂溶液，加入混合溶液 i 中，搅拌均匀，获得混合溶液 ii。所述的络合剂溶液包括氨三乙酸钠、乙二胺四乙酸盐、二乙烯三胺五羧酸盐中的一种。
19、步骤 3）：将混合溶液 ii 调节的 ph 值至 7~10 范围内，优选为 8~9 范围内；碱性环境有利于物料的溶解。加热温度设置在 60~100°c之间，加热至水分挥发部分或完全，优选为水分挥发完全，获得凝胶。
20、步骤 4）：将凝胶置于干燥装置中干燥，温度设置于 100~500°c之间，优选为 200~400°c；干燥时长设置于 1~15 小时之间，优选为 5~10 小时；得到蓬松的前驱体粉末。
21、优选的，增加前驱体粉末研磨步骤，将结块或颗粒较大的粉末研磨至不小于 20目，优选为 20~140 目，使煅烧更充分，缩短煅烧时长。
22、可选的，前驱体粉末研磨方式可采用球磨机，转速控制在 100~500rpm/min；使用球磨机可细化前驱体粉末，提高各组分物料分布的均一性。转速低于 100rpm/min，各组分物料分布一致性较差，造成后续的高温煅烧反应不够充分，易形成杂质。转速大于 500rpm/min，容易对各组分物料重新破碎，产物粉体粒径太小无法满足工艺需求。
23、步骤 5）：将前驱体粉末放置在加热炉中，设置煅烧温度在 700~1000°c之间。烧结温度小于 700°c，会造成混合物烧结不完全，材料无法满足使用性能，烧结温度大于 1000°c，会造成产物重新分解。优选的，所述煅烧温度为 800~900°c。
24、煅烧时长为 2~15 小时。煅烧时长少于 2 小时，各原材料组分之间的反应不够充分，超过 15 小时会导致化合物过度烧结，失去原有的结构和性质。优选的，煅烧时长为 5~10 小时。
25、过量的掺杂元素在高温煅烧过程中与氧气发生反应，生成金属氧化物、类金属氧化物、稀土金属氧化物中的至少一种氧化物；所述的氧化物与所述的活性物质材料生成过程同时发生，形成原位混合的氧化物和活性材料复合物。
26、步骤 6）：将导电剂、固态电解质、粘结剂和步骤 5）获得的原位复合材料按比例混合，加入本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种锂离子电芯正极安全涂层浆料，包括安全涂层和溶剂，其特征在于，所述的安全涂层包括原位复合材料、导电剂、固态电解质和粘结剂，所述的原位复合材料占安全涂层总质量的 50~99%；所述的导电剂占安全涂层总质量的 0.1~10%；所述的固态电解质占安全涂层总质量的 0.1%~25%；所述的粘结剂占安全涂层总质量的 0.1~10%。。
2.根据权利要求 1 所述的安全涂层浆料，其特征在于，所述的原位复合材料包括改性后的活性物质和氧化物。
3.根据权利要求 1 所述的安全涂层浆料，所述的溶剂包括 N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮、丙酮、乙醇-二甲苯混合溶液中的至少一种。
4.根据权利要求 1 所述的安全涂层浆料，所述的导电剂包括导电炭黑、碳纳米管、科琴黑、纳米炭纤维、石墨烯中的至少一种；和/或
5.根据权利要求 1 所述的安全涂层浆料，其特征在于，所述的浆料固含量为 10～60％。
6.根据权利要求 2 所述的安全涂层浆料，其特征在于，所述的氧化物包括氧化镁、氧化锰、氧化铝、氧化锡、氧化锌、氧化钙、氧化锶、氧化钡、氧化钇、氧
7.一种安全涂层浆料制备方法，其特征在于，包含如下步骤：
8.根据权利要求 7 所述的制备方法，其特征在于，步骤 1）中所述活性物质包括钴酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、锰酸锂的至少一种；和/或
9.根据权利要求 7 所述的制备方法，其特征在于，步骤 2）中所述的络合剂溶液包括氨三乙酸钠、乙二胺四乙酸盐、二乙烯三胺五羧酸盐中的一种。
10.根据权利要求 7 所述的制备方法，其特征在于，步骤 3）中所述的 PH 值控制在 7~10 范围内，所述的加热温度在 60~100°C之间；和/或
11.根据权利要求 7 所述的制备方法，其特征在于，所述的活性物质前驱体溶液、（金属盐溶液、类金属盐溶液、稀土金属盐溶液）和络合剂溶液的正常量摩尔比为 1:（0.0001~0.05）:（0.0001~0.05）；和/或
12.一种锂离子电芯正极安全层，其特征在于，将权利要求 1-6 任一项所述的安全涂层浆料均匀涂覆于正极活性材料层表面或正极集流体表面。
...【技术特征摘要】
1.一种锂离子电芯正极安全涂层浆料，包括安全涂层和溶剂，其特征在于，所述的安全涂层包括原位复合材料、导电剂、固态电解质和粘结剂，所述的原位复合材料占安全涂层总质量的 50~99%；所述的导电剂占安全涂层总质量的 0.1~10%；所述的固态电解质占安全涂层总质量的 0.1%~25%；所述的粘结剂占安全涂层总质量的 0.1~10%。。
2.根据权利要求 1 所述的安全涂层浆料，其特征在于，所述的原位复合材料包括改性后的活性物质和氧化物。
3.根据权利要求 1 所述的安全涂层浆料，所述的溶剂包括 n-甲基吡咯烷酮、n-乙基吡咯烷酮、丙酮、乙醇-二甲苯混合溶液中的至少一种。
4.根据权利要求 1 所述的安全涂层浆料，所述的导电剂包括导电炭黑、碳纳米管、科琴黑、纳米炭纤维、石墨烯中的至少一种；和/或
5.根据权利要求 1 所述的安全涂层浆料，其特征在于，所述的浆料固含量为 10～60％。
6.根据权利要求 2 所述的安全涂层浆料，其特征在于，所述的氧化物包括氧化镁、氧化锰、氧化铝、氧化锡、氧化锌、氧化钙、氧化锶、氧化钡、氧化钇、氧化镧、氧化铈、氧...
【专利技术属性】
技术研发人员：马吉阳，肖海燕，陈天豪，赵斌，
申请(专利权)人：惠州赣锋锂电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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