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添加劑的應(yīng)用、電極漿料、添加劑漿料、鋰離子電池正極或負(fù)極及其制備方法和鋰離子電池與流程

文檔序號(hào):11104213閱讀:740來(lái)源:國(guó)知局

本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域,具體地,涉及一種添加劑在制備鋰離子電池正極和/或負(fù)極中的應(yīng)用、一種鋰離子電池電極漿料、一種添加劑漿料、一種鋰離子電池正極或負(fù)極及其制備方法和一種鋰離子電池。



背景技術(shù):

鋰離子電池是新一代的綠色高能電池,具有電壓高、能量密度大、壽命長(zhǎng)、自放電小、無(wú)記憶效應(yīng)、工作溫度范圍寬等眾多優(yōu)點(diǎn),在小型移動(dòng)能源領(lǐng)域(例如手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等)、大型移動(dòng)能源領(lǐng)域(例如插電式混合動(dòng)力車、純電動(dòng)車等)和固定能源領(lǐng)域(例如儲(chǔ)能電站、UPS等),都有著廣泛的應(yīng)用前景。

鋰離子電池電壓高也意味著在荷電狀態(tài)下,電池的正、負(fù)極具有較大的電勢(shì)差,也就意味著負(fù)極還原性更強(qiáng),正極氧化性更強(qiáng),熱穩(wěn)定性更差。特別是對(duì)于采用鈷酸鋰、鋰鎳鈷鋁氧、鋰鎳鈷錳氧等高電壓正極材料的電池而言,在過(guò)充、針刺、擠壓等濫用情況下常常會(huì)因?yàn)闊崾Э匾鹌鸹鹕踔帘ǎ嬖谥鴩?yán)重的安全隱患。

除此之外,與采用不可燃且具有阻燃作用的水做電解液溶劑的傳統(tǒng)的鉛酸、堿性電池相比,商用鋰離子電池通常采用可燃的碳酸酯類有機(jī)溶劑做電解液溶劑,或凝膠類聚合物做電解質(zhì),在濫用條件下,會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大安全事故的后果。

現(xiàn)有的鋰離子電池的安全隱患阻礙了對(duì)鋰離子電池的大規(guī)模應(yīng)用,因此,研發(fā)一種安全性大幅提高的鋰離子電池,具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中鋰離子電池安全性低、存在嚴(yán)重安全隱患的缺陷,提供一種添加劑在制備鋰離子電池正極和/或負(fù)極中的應(yīng)用、一種鋰離子電池電極漿料、一種添加劑漿料、一種鋰離子電池正極或負(fù)極及其制備方法和一種鋰離子電池。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的,第一方面,本發(fā)明提供了一種添加劑在制備鋰離子電池正極和/或負(fù)極中的應(yīng)用,所述添加劑為MOa(OH)b·cH2O,其中,M為IIA族金屬元素、IB族金屬元素、IIB族金屬元素、IIIB族金屬元素、IVB族金屬元素、VB族金屬元素、VIB族金屬元素、VIIB族金屬元素、VIII族金屬元素、IIIA族金屬元素、IVA族金屬元素、VA族金屬元素、硼和硅中的至少一種元素,a>0,b>0,c≥0。

第二方面,本發(fā)明提供了一種鋰離子電池電極漿料,所述電極漿料包括活性物質(zhì)、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、添加劑、溶劑和任選的增稠劑,以所述活性物質(zhì)的重量為基準(zhǔn),所述添加劑的含量為0.05-51重量%;所述添加劑為MOa(OH)b·cH2O,其中,M為IIA族金屬元素、IB族金屬元素、IIB族金屬元素、IIIB族金屬元素、IVB族金屬元素、VB族金屬元素、VIB族金屬元素、VIIB族金屬元素、VIII族金屬元素、IIIA族金屬元素、IVA族金屬元素、VA族金屬元素、硼和硅中的至少一種元素,a>0,b>0,c≥0。

第三方面,本發(fā)明提供了一種添加劑漿料,所述添加劑漿料包括粘結(jié)劑、添加劑、溶劑和任選的導(dǎo)電劑,以所述添加劑的重量為基準(zhǔn),所述粘結(jié)劑以干基計(jì)的含量為0.5-10重量%,所述溶劑的含量為100-400重量%,所述導(dǎo)電劑的含量為0-10重量%;所述添加劑為MOa(OH)b·cH2O,其中,M為IIA族金屬元素、IB族金屬元素、IIB族金屬元素、IIIB族金屬元素、IVB族金屬元素、VB族金屬元素、VIB族金屬元素、VIIB族金屬元素、VIII族金屬元素、IIIA族金屬元素、IVA族金屬元素、VA族金屬元素、硼和硅中的至少一種元素,a>0,b>0,c≥0。

第四方面,本發(fā)明提供了一種鋰離子電池正極或負(fù)極,所述鋰離子電池正極或負(fù)極包括集流體及位于集流體上的電極敷料,所述電極敷料含有活性物質(zhì)、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、添加劑和任選的增稠劑,所述添加劑為MOa(OH)b·cH2O,其中,M為IIA族金屬元素、IB族金屬元素、IIB族金屬元素、IIIB族金屬元素、IVB族金屬元素、VB族金屬元素、VIB族金屬元素、VIIB族金屬元素、VIII族金屬元素、IIIA族金屬元素、IVA族金屬元素、VA族金屬元素、硼和硅中的至少一種元素,a>0,b>0,c≥0。

第五方面,本發(fā)明提供了一種制備鋰離子電池正極或負(fù)極的方法,所述方法包括:將本發(fā)明所述的鋰離子電池電極漿料涂覆在集流體上,烘干;或者

(1)將本發(fā)明所述的添加劑漿料涂覆在集流體上,烘干,得到添加劑涂覆的集流體;

(2)配制活性物質(zhì)漿料,所述活性物質(zhì)漿料包括活性物質(zhì)、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、溶劑和任選的增稠劑,然后將所述活性物質(zhì)漿料涂覆在步驟(1)得到的添加劑涂覆的集流體上,烘干;或者

(1)配制活性物質(zhì)漿料,所述活性物質(zhì)漿料包括活性物質(zhì)、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、溶劑和任選的增稠劑,然后將所述活性物質(zhì)漿料涂覆在集流體上,烘干,得到電極極片;

(2)將本發(fā)明所述的添加劑漿料涂覆在步驟(1)得到的電極極片上,烘干。

第六方面,本發(fā)明提供了本發(fā)明上述的方法制備得到的鋰離子電池正極或負(fù)極。

第七方面,本發(fā)明提供了一種鋰離子電池,所述鋰離子電池包括電池殼體以及位于電池殼體內(nèi)部的電芯組件和電解液,所述電芯組件包括正極、負(fù)極和隔膜,且所述正極為本發(fā)明所述的鋰離子電池正極,和/或所述負(fù)極為本發(fā)明所述的鋰離子電池負(fù)極。

本發(fā)明的發(fā)明人在研究中創(chuàng)造性發(fā)現(xiàn),將本發(fā)明所述的添加劑用于制備鋰離子電池正極和/或負(fù)極,能夠明顯提高由此制備得到的鋰離子電池的安全性。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說(shuō)明。

具體實(shí)施方式

以下對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是,此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明,并不用于限制本發(fā)明。

在本文中所披露的范圍的端點(diǎn)和任何值都不限于該精確的范圍或值,這些范圍或值應(yīng)當(dāng)理解為包含接近這些范圍或值的值。對(duì)于數(shù)值范圍來(lái)說(shuō),各個(gè)范圍的端點(diǎn)值之間、各個(gè)范圍的端點(diǎn)值和單獨(dú)的點(diǎn)值之間,以及單獨(dú)的點(diǎn)值之間可以彼此組合而得到一個(gè)或多個(gè)新的數(shù)值范圍,這些數(shù)值范圍應(yīng)被視為在本文中具體公開(kāi)。

第一方面,本發(fā)明提供了一種添加劑在制備鋰離子電池正極和/或負(fù)極中的應(yīng)用,所述添加劑為MOa(OH)b·cH2O,其中,M為IIA族金屬元素、IB族金屬元素、IIB族金屬元素、IIIB族金屬元素、IVB族金屬元素、VB族金屬元素、VIB族金屬元素、VIIB族金屬元素、VIII族金屬元素、IIIA族金屬元素、IVA族金屬元素、VA族金屬元素、硼和硅中的至少一種元素,a>0,b>0,c≥0。

其中,本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是,MOa(OH)b·cH2O中,a和b的選擇符合相應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量比原則。

本發(fā)明的應(yīng)用中,優(yōu)選情況下,添加劑中,所述IIA族金屬元素為Be和/或Mg,所述IB族金屬元素為Cu,所述IIB族金屬元素為Zn,所述IIIB族金屬元素為Y、Sc、La、Ce、Nd、Sm、Gd和Er中的至少一種,所述IVB族金屬元素為Ti和/或Zr,所述VB族金屬元素為V和/或Nb,所述VIB族金屬元素為Cr和/或Mo,所述VIIB族金屬元素為Mn,所述VIII族金屬元素為Fe、Co和Ni中的至少一種,所述IIIA族金屬元素為Al,所述IVA族金屬元素為Sn,所述VA族金屬元素為Bi和/或Sb。

本發(fā)明的應(yīng)用中,添加劑可以為前述各種羥基氧化物中一種或多種,可以是晶態(tài),也可以是非晶態(tài)。為了進(jìn)一步提高制備得到的鋰離子電池的安全性,優(yōu)選地,添加劑為羥基氧化鋁、偏硅酸和羥基氧化鈦中的至少一種。

本發(fā)明的應(yīng)用中,在制備鋰離子電池正極和/或負(fù)極的方法中,對(duì)于前述添加劑的具體應(yīng)用方式或引入方式?jīng)]有特別的限定,只要在制備鋰離子電池正極和/或負(fù)極的過(guò)程中應(yīng)用了本發(fā)明所述的添加劑即屬于該相應(yīng)添加劑在制備鋰離子電池正極和/或負(fù)極中的應(yīng)用。其中,優(yōu)選情況下,在正極或負(fù)極中,以電極敷料的干重為基準(zhǔn),添加劑的含量為0.05-30重量%,鑒于電池能量密度和電池綜合性能考慮,進(jìn)一步優(yōu)選為3-15重量%,更優(yōu)選為6-10重量%。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是,電極敷料的干重是指涂覆在集流體上的所有漿料烘干后得到的物質(zhì)的重量。

本發(fā)明的應(yīng)用中,對(duì)于添加劑的單個(gè)顆粒或團(tuán)聚體尺寸沒(méi)有特別要求,但從便于分散的角度來(lái)說(shuō),添加劑的尺寸優(yōu)選為300微米以下,更優(yōu)選為30微米以下。

第二方面,本發(fā)明提供了一種鋰離子電池電極漿料,所述電極漿料包括活性物質(zhì)、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、添加劑、溶劑和任選的增稠劑,以所述活性物質(zhì)的重量為基準(zhǔn),所述添加劑的含量為0.05-51重量%;所述添加劑為MOa(OH)b·cH2O,其中,M為IIA族金屬元素、IB族金屬元素、IIB族金屬元素、IIIB族金屬元素、IVB族金屬元素、VB族金屬元素、VIB族金屬元素、VIIB族金屬元素、VIII族金屬元素、IIIA族金屬元素、IVA族金屬元素、VA族金屬元素、硼和硅中的至少一種元素,a>0,b>0,c≥0。

優(yōu)選地,以所述活性物質(zhì)的重量為基準(zhǔn),所述添加劑的含量為3-19重量%,進(jìn)一步優(yōu)選為7-12重量%。

本發(fā)明的鋰離子電池電極漿料中,優(yōu)選情況下,添加劑中,所述IIA族金屬元素為Be和/或Mg,所述IB族金屬元素為Cu,所述IIB族金屬元素為Zn,所述IIIB族金屬元素為Y、Sc、La、Ce、Nd、Sm、Gd和Er中的至少一種,所述IVB族金屬元素為Ti和/或Zr,所述VB族金屬元素為V和/或Nb,所述VIB族金屬元素為Cr和/或Mo,所述VIIB族金屬元素為Mn,所述VIII族金屬元素為Fe、Co和Ni中的至少一種,所述IIIA族金屬元素為Al,所述IVA族金屬元素為Sn,所述VA族金屬元素為Bi和/或Sb。

本發(fā)明的鋰離子電池電極漿料中,為了進(jìn)一步提高制備得到的鋰離子電池的安全性,優(yōu)選地,所述添加劑為羥基氧化鋁、偏硅酸和羥基氧化鈦中的至少一種。

本發(fā)明的鋰離子電池電極漿料中,對(duì)于添加劑的單個(gè)顆?;驁F(tuán)聚體尺寸沒(méi)有特別要求,但從便于分散的角度來(lái)說(shuō),添加劑的尺寸優(yōu)選為300微米以下,更優(yōu)選為30微米以下。

其中,本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是,本發(fā)明所述的鋰離子電池電極漿料可以為鋰離子電池正極漿料,也可以為鋰離子電池負(fù)極漿料。在鋰離子電池正極漿料或鋰離子電池負(fù)極漿料中,對(duì)于活性物質(zhì)、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、溶劑和增稠劑的種類選擇和用量沒(méi)有特別的限定,可以分別為本領(lǐng)域相應(yīng)組分的常規(guī)的種類選擇和用量,出于電池能量密度和電池綜合性能的考慮,優(yōu)選情況下,以所述活性物質(zhì)的重量為基準(zhǔn),所述粘結(jié)劑以干基計(jì)的含量為0.5-5重量%,所述導(dǎo)電劑的含量為0.5-5重量%,所述溶劑的含量為55-200重量%,所述增稠劑的含量為0-2.5重量%。增稠劑一般在鋰離子電池正極漿料中不使用,而在鋰離子電池負(fù)極漿料中使用,以活性物質(zhì)的重量為基準(zhǔn),含量為0.5-2.5重量%。

鋰離子電池正極漿料中,對(duì)于正極活性物質(zhì)沒(méi)有特別的選擇,可以為本領(lǐng)域常規(guī)使用的各種正極活性物質(zhì),優(yōu)選情況下,正極活性物質(zhì)為鈷酸鋰、鋰鎳氧、鋰鎳鈷氧、鋰鎳鈷鋁氧、鋰鎳鈷錳氧、鋰鎳錳氧、錳酸鋰、釩酸鋰、磷酸鐵鋰、磷酸錳鋰、磷酸錳鐵鋰、磷酸錳鐵鎳鋰、磷酸錳鐵鈷鋰、磷酸錳鐵鎳鈷鋰、磷酸釩鋰和硅酸鐵鋰中的至少一種。

鋰離子電池負(fù)極漿料中,對(duì)于負(fù)極活性物質(zhì)沒(méi)有特別的選擇,可以為本領(lǐng)域常規(guī)使用的各種負(fù)極活性物質(zhì),優(yōu)選情況下,負(fù)極活性物質(zhì)為石墨、鈦酸鋰、硅、硬碳、錫和氧化錫中的至少一種。

鋰離子電池正極漿料和鋰離子電池負(fù)極漿料中,對(duì)于粘結(jié)劑沒(méi)有特別的選擇,可以為本領(lǐng)域常規(guī)使用的各種粘結(jié)劑,優(yōu)選情況下,粘結(jié)劑為聚丙烯酰胺、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡膠、纖維素基聚合物、聚乙烯醇、聚烯烴、氟化橡膠和聚胺酯中的至少一種,纖維素基聚合物可以選自甲基纖維素、乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素和羥丙基乙基纖維素中的一種或幾種。前述粘結(jié)劑為聚合物時(shí),各聚合物的數(shù)均分子量一般為30-150萬(wàn)。

鋰離子電池正極漿料和鋰離子電池負(fù)極漿料中,對(duì)于導(dǎo)電劑沒(méi)有特別的選擇,可以為本領(lǐng)域常規(guī)使用的各種導(dǎo)電劑,優(yōu)選情況下,導(dǎo)電劑為科琴黑、乙炔黑、石墨烯、碳納米管、碳纖維(VGCF)、微晶石墨和導(dǎo)電碳黑(Super-P)中的至少一種。

對(duì)于溶劑沒(méi)有特別的選擇,可以為本領(lǐng)域常規(guī)使用的各種溶劑,優(yōu)選情況下,溶劑為N-甲基吡咯烷酮(NMP)、去離子水、四氫呋喃、二甲基亞砜、乙醇和異丙醇中的至少一種。其中,進(jìn)一步優(yōu)選地,在鋰離子電池正極漿料中,溶劑為N-甲基吡咯烷酮;在鋰離子電池負(fù)極漿料中,溶劑為去離子水和/或N-甲基吡咯烷酮。

其中,增稠劑多應(yīng)用于鋰離子電池負(fù)極漿料中,在鋰離子電池正極漿料中是否添加增稠劑可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行選擇,具體選擇為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知,優(yōu)選情況下,增稠劑為羧甲基纖維素鈉(CMC)、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇和聚乙烯醇中的至少一種。

其中,對(duì)于本發(fā)明的鋰離子電池電極漿料的制備方法,沒(méi)有特別的限定,可以為本領(lǐng)域常用的各種方法,只要能夠?qū)⒑星笆鼋M分的漿料混合均勻即可,例如,含有活性物質(zhì)、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、添加劑、溶劑和任選的增稠劑的漿料可以通過(guò)先將粘結(jié)劑和溶劑混合,得到混合液,然后將活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、添加劑和任選的增稠劑與混合液進(jìn)行混合,或者可以通過(guò)將增稠劑或粘結(jié)劑和溶劑混合,得到混合液,然后將活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、添加劑和粘結(jié)劑或增稠劑與混合液進(jìn)行混合。

第三方面,本發(fā)明提供了一種添加劑漿料,所述添加劑漿料包括粘結(jié)劑、添加劑、溶劑和任選的導(dǎo)電劑,以所述添加劑的重量為基準(zhǔn),所述粘結(jié)劑以干基計(jì)的含量為0.5-10重量%,所述溶劑的含量為100-400重量%,所述導(dǎo)電劑的含量為0-10重量%;所述添加劑為MOa(OH)b·cH2O,其中,M為IIA族金屬元素、IB族金屬元素、IIB族金屬元素、IIIB族金屬元素、IVB族金屬元素、VB族金屬元素、VIB族金屬元素、VIIB族金屬元素、VIII族金屬元素、IIIA族金屬元素、IVA族金屬元素、VA族金屬元素、硼和硅中的至少一種元素,a>0,b>0,c≥0。

本發(fā)明的添加劑漿料中,優(yōu)選情況下,添加劑中,所述IIA族金屬元素為Be和/或Mg,所述IB族金屬元素為Cu,所述IIB族金屬元素為Zn,所述IIIB族金屬元素為Y、Sc、La、Ce、Nd、Sm、Gd和Er中的至少一種,所述IVB族金屬元素為Ti和/或Zr,所述VB族金屬元素為V和/或Nb,所述VIB族金屬元素為Cr和/或Mo,所述VIIB族金屬元素為Mn,所述VIII族金屬元素為Fe、Co和Ni中的至少一種,所述IIIA族金屬元素為Al,所述IVA族金屬元素為Sn,所述VA族金屬元素為Bi和/或Sb。

本發(fā)明的添加劑漿料中,為了進(jìn)一步提高制備得到的鋰離子電池的安全性,優(yōu)選地,添加劑為羥基氧化鋁、偏硅酸和羥基氧化鈦中的至少一種。

本發(fā)明的添加劑漿料中,對(duì)于添加劑的單個(gè)顆?;驁F(tuán)聚體尺寸沒(méi)有特別要求,但從便于分散的角度來(lái)說(shuō),添加劑的尺寸優(yōu)選為300微米以下,更優(yōu)選為30微米以下。

在添加劑漿料中,對(duì)于粘結(jié)劑、溶劑和任選的導(dǎo)電劑的種類選擇沒(méi)有特別的限定,可以分別為本領(lǐng)域相應(yīng)組分的常規(guī)的種類選擇,優(yōu)選情況下,粘結(jié)劑為聚丙烯酰胺、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡膠、纖維素基聚合物、聚乙烯醇、聚烯烴、氟化橡膠和聚胺酯中的至少一種,纖維素基聚合物可以選自甲基纖維素、乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素和羥丙基乙基纖維素中的一種或幾種。前述粘結(jié)劑為聚合物時(shí),各聚合物的數(shù)均分子量一般為30-150萬(wàn)。

添加劑漿料中,優(yōu)選情況下,溶劑為N-甲基吡咯烷酮、去離子水、四氫呋喃、二甲基亞砜、乙醇和異丙醇中的至少一種。其中,進(jìn)一步優(yōu)選地,溶劑為N-甲基吡咯烷酮和/或去離子水。

添加劑漿料中,加入導(dǎo)電劑可以用來(lái)提高涂層的導(dǎo)電性,優(yōu)選情況下,導(dǎo)電劑為科琴黑、乙炔黑、石墨烯、碳納米管、碳纖維、微晶石墨和導(dǎo)電碳黑中的至少一種。

其中,對(duì)于本發(fā)明的添加劑漿料的制備方法,沒(méi)有特別的限定,可以為本領(lǐng)域常用的各種方法,只要能夠?qū)⒑星笆鼋M分的漿料混合均勻即可,例如,含有粘結(jié)劑、添加劑、溶劑和任選的導(dǎo)電劑的漿料可以通過(guò)先將粘結(jié)劑和溶劑混合,得到混合液,然后將添加劑、任選的導(dǎo)電劑與混合液進(jìn)行混合。

第四方面,本發(fā)明提供了一種鋰離子電池正極或負(fù)極,所述鋰離子電池正極或負(fù)極包括集流體及位于集流體上的電極敷料,所述電極敷料含有活性物質(zhì)、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、添加劑和任選的增稠劑,所述添加劑為MOa(OH)b·cH2O,其中,M為IIA族金屬元素、IB族金屬元素、IIB族金屬元素、IIIB族金屬元素、IVB族金屬元素、VB族金屬元素、VIB族金屬元素、VIIB族金屬元素、VIII族金屬元素、IIIA族金屬元素、IVA族金屬元素、VA族金屬元素、硼和硅中的至少一種元素,a>0,b>0,c≥0。

本發(fā)明的鋰離子電池正極或負(fù)極中,優(yōu)選情況下,添加劑中,所述IIA族金屬元素為Be和/或Mg,所述IB族金屬元素為Cu,所述IIB族金屬元素為Zn,所述IIIB族金屬元素為Y、Sc、La、Ce、Nd、Sm、Gd和Er中的至少一種,所述IVB族金屬元素為Ti和/或Zr,所述VB族金屬元素為V和/或Nb,所述VIB族金屬元素為Cr和/或Mo,所述VIIB族金屬元素為Mn,所述VIII族金屬元素為Fe、Co和Ni中的至少一種,所述IIIA族金屬元素為Al,所述IVA族金屬元素為Sn,所述VA族金屬元素為Bi和/或Sb。

本發(fā)明的鋰離子電池正極或負(fù)極中,為了進(jìn)一步提高制備得到的鋰離子電池的安全性,優(yōu)選地,所述添加劑為羥基氧化鋁、偏硅酸和羥基氧化鈦中的至少一種。

本發(fā)明的鋰離子電池正極或負(fù)極中,對(duì)于活性物質(zhì)沒(méi)有特別的選擇,可以為本領(lǐng)域常規(guī)使用的各種活性物質(zhì),優(yōu)選情況下,所述活性物質(zhì)為正極活性物質(zhì)或負(fù)極活性物質(zhì),所述正極活性物質(zhì)為鈷酸鋰、鋰鎳氧、鋰鎳鈷氧、鋰鎳鈷鋁氧、鋰鎳鈷錳氧、鋰鎳錳氧、錳酸鋰、釩酸鋰、磷酸鐵鋰、磷酸錳鋰、磷酸錳鐵鋰、磷酸錳鐵鎳鋰、磷酸錳鐵鈷鋰、磷酸錳鐵鎳鈷鋰、磷酸釩鋰和硅酸鐵鋰中的至少一種,所述負(fù)極活性物質(zhì)為石墨、鈦酸鋰、硅、硬碳、錫和氧化錫中的至少一種。

本發(fā)明的鋰離子電池正極或負(fù)極中,對(duì)于粘結(jié)劑沒(méi)有特別的選擇,可以為本領(lǐng)域常規(guī)使用的各種粘結(jié)劑,優(yōu)選情況下,粘結(jié)劑為聚丙烯酰胺、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡膠、纖維素基聚合物、聚乙烯醇、聚烯烴、氟化橡膠和聚胺酯中的至少一種。

本發(fā)明的鋰離子電池正極或負(fù)極中,對(duì)于導(dǎo)電劑沒(méi)有特別的選擇,可以為本領(lǐng)域常規(guī)使用的各種導(dǎo)電劑,優(yōu)選情況下,導(dǎo)電劑為科琴黑、乙炔黑、石墨烯、碳納米管、碳纖維、微晶石墨和導(dǎo)電碳黑中的至少一種。

本發(fā)明的鋰離子電池正極或負(fù)極中,如前所述,鋰離子電池負(fù)極中一般含有增稠劑,優(yōu)選情況下,增稠劑為羧甲基纖維素鈉、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇和聚乙烯醇中的至少一種。

本發(fā)明的鋰離子電池正極或負(fù)極中,為了進(jìn)一步提高制備得到的鋰離子電池的安全性同時(shí)兼顧電池能量密度和電池綜合性能,優(yōu)選地,以電極敷料的干重為基準(zhǔn),所述添加劑的含量為0.05-30重量%,進(jìn)一步優(yōu)選為3-15重量%,更進(jìn)一步優(yōu)選為6-10重量%。

第五方面,本發(fā)明提供了一種制備鋰離子電池正極或負(fù)極的方法,所述方法包括:將本發(fā)明所述的鋰離子電池電極漿料涂覆在集流體上,烘干;或者

(1)將本發(fā)明所述的添加劑漿料涂覆在集流體上,烘干,得到添加劑涂覆的集流體;

(2)配制活性物質(zhì)漿料,所述活性物質(zhì)漿料包括活性物質(zhì)、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、溶劑和任選的增稠劑,然后將所述活性物質(zhì)漿料涂覆在步驟(1)得到的添加劑涂覆的集流體上,烘干;或者

(1)配制活性物質(zhì)漿料,所述活性物質(zhì)漿料包括活性物質(zhì)、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、溶劑和任選的增稠劑,然后將所述活性物質(zhì)漿料涂覆在集流體上,烘干,得到電極極片;

(2)將本發(fā)明所述的添加劑漿料涂覆在步驟(1)得到的電極極片上,烘干。

其中,鋰離子電池正極中,對(duì)于集流體沒(méi)有特別的限定,可以為本領(lǐng)域常用的各種正極集流體,例如正極集流體可以為鋁箔。

其中,鋰離子電池負(fù)極中,對(duì)于集流體沒(méi)有特別的限定,可以為本領(lǐng)域常用的各種負(fù)極集流體,例如負(fù)極集流體可以為銅箔。

其中,對(duì)于各步驟中涂覆的方法沒(méi)有特別的限定,可以為本領(lǐng)域常用的各種方法,此為本領(lǐng)域技術(shù)人所熟知,在此不再贅述。

其中,優(yōu)選情況下,用于鋰離子電池正極的活性物質(zhì)漿料中,所述漿料包括正極活性物質(zhì)、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑和溶劑,以所述活性物質(zhì)的重量為基準(zhǔn),所述粘結(jié)劑以干基計(jì)的含量為0.5-5重量%,所述導(dǎo)電劑的含量為0.5-5重量%,所述溶劑的含量為55-200重量%。

優(yōu)選情況下,用于鋰離子電池負(fù)極的活性物質(zhì)漿料中,所述漿料包括負(fù)極活性物質(zhì)、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、溶劑和增稠劑,以所述活性物質(zhì)的重量為基準(zhǔn),所述粘結(jié)劑以干基計(jì)的含量為0.5-5重量%,所述導(dǎo)電劑的含量為0.5-5重量%,所述增稠劑含量為0.5-2.5重量%,所述溶劑的含量為55-200重量%。

其中,前述各種正極活性物質(zhì)、負(fù)極活性物質(zhì)、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、溶劑和增稠劑的具體種類選擇,均可參見(jiàn)前文相應(yīng)內(nèi)容,在此不再贅述。且本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是,在制備鋰離子電池正極或負(fù)極時(shí),使用各自對(duì)應(yīng)的集流體和活性物質(zhì)漿料。

其中,對(duì)于烘干的方法沒(méi)有特別的限定,可以為本領(lǐng)域常用的各種方法,優(yōu)選情況下,烘干的條件包括:溫度為80-180℃。

第六方面,本發(fā)明提供了所述方法制備得到的鋰離子電池正極或負(fù)極。

第七方面,本發(fā)明提供了一種鋰離子電池,所述鋰離子電池包括電池殼體以及位于電池殼體內(nèi)部的電芯組件和電解液,所述電芯組件包括正極、負(fù)極和隔膜,且所述正極為本發(fā)明所述的鋰離子電池正極,和/或所述負(fù)極為本發(fā)明所述的鋰離子電池負(fù)極。

本發(fā)明的鋰離子電池中,本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是,正極和負(fù)極中的至少一個(gè)電極為添加有本發(fā)明所述添加劑后制備得到的正極或負(fù)極,即,正極為本發(fā)明所述的鋰離子電池正極,或者負(fù)極為本發(fā)明所述的鋰離子電池負(fù)極,或者,正極和負(fù)極同時(shí)分別為本發(fā)明所述的鋰離子電池正極和負(fù)極。

本發(fā)明的鋰離子電池中,形成鋰離子電池的隔膜和電解液可以為本領(lǐng)域常規(guī)使用的隔膜和非水電解液。

其中,隔膜設(shè)置于正極和負(fù)極之間,它具有電絕緣性能和液體保持性能,并使電芯組件和非水電解液一起容納在電池殼中。隔膜可以為本領(lǐng)域常用的各種隔膜,如高分子聚合物微孔薄膜,包括聚丙稀微孔薄膜和聚丙稀與聚乙烯的多層復(fù)合微孔薄膜。隔膜的位置、性質(zhì)和種類為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知,在此不再贅述。

其中,非水電解液為電解質(zhì)鋰鹽和非水溶劑的混合溶液,對(duì)它沒(méi)有特別限定,可以使用本領(lǐng)域常規(guī)的非水電解液。比如電解質(zhì)鋰鹽選自六氟磷酸鋰(LiPF6)、高氯酸鋰、四氟硼酸鋰、六氟砷酸鋰、鹵化鋰、氯鋁酸鋰及氟烴基磺酸鋰中的一種或幾種。非水溶劑選用鏈狀酸酯和環(huán)狀酸酯混合溶液,其中鏈狀酸酯可以為碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸二丙酯(DPC)以及其它含氟、含硫或含不飽和鍵的鏈狀有機(jī)酯類中的至少一種,環(huán)狀酸酯可以為碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸亞乙烯酯(VC)、γ-丁內(nèi)酯(γ-BL)、磺內(nèi)酯以及其它含氟、含硫或含不飽和鍵的環(huán)狀有機(jī)酯類中的至少一種。電解液的注入量一般為5-8克/安時(shí),電解液的濃度一般為0.8-1.2摩爾/升。

本發(fā)明的鋰離子電池中,對(duì)于電池殼體沒(méi)有特別的限定,可以為本領(lǐng)域常用的各種電池殼體,此為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知,在此不再贅述。

本發(fā)明的鋰離子電池中,制備電池的方法為本領(lǐng)域的常用方法,一般來(lái)說(shuō),將正極和負(fù)極與隔膜構(gòu)成一個(gè)電芯組件,將得到的電芯組件和非水電解液密封在電池殼中,即可得到鋰離子電池。具體方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知,在此不再贅述。

實(shí)施例

以下將通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述,但并不因此限制本發(fā)明,如無(wú)特別說(shuō)明,所用的材料均可通過(guò)商購(gòu)獲得,所用的方法均為本領(lǐng)域的常規(guī)方法。

鋰鎳鈷錳氧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2購(gòu)自上海杉杉科技有限公司。

鈷酸鋰LiCoO2購(gòu)自天津巴莫科技股份有限公司。

鋰鎳鈷鋁氧LiNi0.8Co0.15Al0.05O2購(gòu)自日本戶田工業(yè)株式會(huì)社。

Pvdf粘結(jié)劑HSV900購(gòu)自法國(guó)阿科瑪公司。

PTFE乳液粘結(jié)劑D210固含量為60%,購(gòu)自日本大金工業(yè)株式會(huì)社。

導(dǎo)電劑Super-P購(gòu)自瑞士特密高公司。

天然石墨購(gòu)自深圳貝特瑞新能源材料股份有限公司。

增稠劑CMC購(gòu)自日本第一工業(yè)制藥株式會(huì)社。

丁苯橡膠乳膠粘結(jié)劑固含量為50%,購(gòu)自日本瑞翁株式會(huì)社。

勃姆石(AlOOH)粉末購(gòu)自宣城晶瑞新材料有限公司,中粒徑D50為800nm。

偏硅酸(SiO0.95(OH)2.1)粉末購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司,并以水做分散劑,通過(guò)濕法珠磨的方法將中粒徑D50調(diào)整至1μm,再通過(guò)噴霧干燥將游離水去除,最終得到干燥的中粒徑D50為1μm的偏硅酸(SiO0.95(OH)2.1)粉末。

羥基氧化鈦TiO(OH)2粉末購(gòu)自杭州萬(wàn)景新材料有限公司,中粒徑D50為150nm。

羥基氧化釔的制備方法包括:將38.3kg六水硝酸釔溶解在100kg去離子水中,制得硝酸釔溶液,在攪拌條件下,向硝酸釔溶液中逐步加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的氨水,直至反應(yīng)體系pH值為7.3,控制加氨水時(shí)間為2小時(shí),反應(yīng)結(jié)束后得到氫氧化釔前驅(qū)體。將該前驅(qū)體用去離子水洗滌以去除其中的硝酸銨,隨后向該前驅(qū)體中加入水,配制成50重量%的懸浮液,將該懸浮液加入水熱反應(yīng)釜中,在200℃保持12小時(shí),得到羥基氧化釔(YOOH·0.12H2O),最后通過(guò)噴霧干燥得到干燥的羥基氧化釔(YOOH·0.12H2O)顆粒,測(cè)得其中粒徑D50為150nm。

羥基氧化鈧的制備方法包括:將33.9kg六水硝酸鈧?cè)芙庠?00kg去離子水中,制得硝酸鈧?cè)芤海跀嚢钘l件下,向硝酸鈧?cè)芤褐兄鸩郊尤胭|(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的氨水,直至反應(yīng)體系pH值為7.3,控制加氨水時(shí)間為2小時(shí),反應(yīng)結(jié)束后得到氫氧化鈧前驅(qū)體。將該前驅(qū)體用去離子水洗滌以去除其中的硝酸銨,隨后向該前驅(qū)體中加入水,配制成50重量%的懸浮液,將該懸浮液加入水熱反應(yīng)釜中,在220℃保持12小時(shí),得到羥基氧化鈧(ScOOH),最后通過(guò)噴霧干燥得到干燥的羥基氧化釔(ScOOH)顆粒,測(cè)得其中粒徑D50為180nm。

羥基氧化鋯(ZrO(OH)2)粉末購(gòu)自宣城晶瑞新材料有限公司,中粒徑D50為25nm。

羥基氧化釩的制備方法包括:將12.2kg無(wú)水偏釩酸鈉溶解在100kg去離子水中,制得偏釩酸鈉溶液,在攪拌條件下,向偏釩酸鈉溶液中逐步加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的濃硫酸,直至反應(yīng)體系pH值為1.7,控制加濃硫酸時(shí)間為5分鐘。隨后將該溶液加熱至沸騰,并維持3小時(shí),得到羥基氧化釩沉淀。將該羥基氧化釩沉淀用去離子水洗滌以去除其中的硫酸鈉,最后通過(guò)噴霧干燥得到干燥的羥基氧化釩(VO2.3(OH)0.4)顆粒,測(cè)得其中粒徑D50為320nm。

羥基氧化鑭的制備方法包括:將58.5kg六水硝酸鑭溶解在200kg去離子水中,制得硝酸鑭溶液,在攪拌條件下,向硝酸鑭溶液中逐步加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的氨水,直至反應(yīng)體系pH值為7.3,控制加氨水時(shí)間為2小時(shí),反應(yīng)結(jié)束后得到氫氧化鑭前驅(qū)體。將該前驅(qū)體用去離子水洗滌以去除其中的硝酸銨,隨后向該前驅(qū)體中加入水,配制成50重量%的懸浮液,將該懸浮液加入水熱反應(yīng)釜中,在200℃保持8小時(shí),得到羥基氧化鑭(LaOOH·0.38H2O),最后通過(guò)噴霧干燥得到干燥的羥基氧化鑭(LaOOH·0.38H2O)顆粒,測(cè)得其中粒徑D50為410nm。

羥基氧化鈰的制備方法包括:將43.4kg六水硝酸鈰溶解在150kg去離子水中,制得硝酸鈰溶液,在攪拌條件下,向硝酸鈰溶液中逐步加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的氨水,直至反應(yīng)體系pH值為7.3,控制加氨水時(shí)間為2小時(shí),反應(yīng)結(jié)束后得到氫氧化鈰前驅(qū)體。將該前驅(qū)體用去離子水洗滌以去除其中的硝酸銨,隨后向該前驅(qū)體中加入水,配制成50重量%的懸浮液,將該懸浮液加入水熱反應(yīng)釜中,在220℃保持10小時(shí),得到羥基氧化鈰(CeOOH),最后通過(guò)噴霧干燥得到干燥的羥基氧化鈰(CeOOH)顆粒,測(cè)得其中粒徑D50為730nm。

羥基氧化釹的制備方法包括:將43.8kg六水硝酸釹溶解在150kg去離子水中,制得硝酸釹溶液,在攪拌條件下,向硝酸釹溶液中逐步加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的氨水,直至反應(yīng)體系pH值為7.3,控制加氨水時(shí)間為2小時(shí),反應(yīng)結(jié)束后得到氫氧化釹前驅(qū)體。將該前驅(qū)體用去離子水洗滌以去除其中的硝酸銨,隨后向該前驅(qū)體中加入水,配制成50重量%的懸浮液,將該懸浮液加入水熱反應(yīng)釜中,在220℃保持10小時(shí),得到羥基氧化釹(NdOOH),最后通過(guò)噴霧干燥得到干燥的羥基氧化釹(NdOOH)顆粒,測(cè)得其中粒徑D50為650nm。

羥基氧化釤的制備方法包括:將44.4kg六水硝酸釤溶解在150kg去離子水中,制得硝酸釤溶液,在攪拌條件下,向硝酸釤溶液中逐步加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的氨水,直至反應(yīng)體系pH值為7.3,控制加氨水時(shí)間為2小時(shí),反應(yīng)結(jié)束后得到氫氧化釤前驅(qū)體。將該前驅(qū)體用去離子水洗滌以去除其中的硝酸銨,隨后向該前驅(qū)體中加入水,配制成50重量%的懸浮液,將該懸浮液加入水熱反應(yīng)釜中,在220℃保持10小時(shí),得到羥基氧化釤(SmOOH),最后通過(guò)噴霧干燥得到干燥的羥基氧化釤(SmOOH)顆粒,測(cè)得其中粒徑D50為540nm。

羥基氧化釓的制備方法包括:將45.1kg六水硝酸釓溶解在150kg去離子水中,制得硝酸釓溶液,在攪拌條件下,向硝酸釓溶液中逐步加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的氨水,直至反應(yīng)體系pH值為7.3,控制加氨水時(shí)間為2小時(shí),反應(yīng)結(jié)束后得到氫氧化釓前驅(qū)體。將該前驅(qū)體用去離子水洗滌以去除其中的硝酸銨,隨后向該前驅(qū)體中加入水,配制成50重量%的懸浮液,將該懸浮液加入水熱反應(yīng)釜中,在220℃保持10小時(shí),得到羥基氧化釓(GdOOH),最后通過(guò)噴霧干燥得到干燥的羥基氧化釓(GdOOH)顆粒,測(cè)得其中粒徑D50為500nm。

羥基氧化鉺的制備方法包括:將44.3kg五水硝酸鉺溶解在150kg去離子水中,制得硝酸鉺溶液,在攪拌條件下,向硝酸鉺溶液中逐步加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的氨水,直至反應(yīng)體系pH值為7.3,控制加氨水時(shí)間為2小時(shí),反應(yīng)結(jié)束后得到氫氧化鉺前驅(qū)體。將該前驅(qū)體用去離子水洗滌以去除其中的硝酸銨,隨后向該前驅(qū)體中加入水,配制成50重量%的懸浮液,將該懸浮液加入水熱反應(yīng)釜中,在220℃保持10小時(shí),得到羥基氧化鉺(ErOOH),最后通過(guò)噴霧干燥得到干燥的羥基氧化鉺(ErOOH)顆粒,測(cè)得其中粒徑D50為250nm。

羥基氧化鈮的制備方法包括:在空氣氣氛下,將氫氧化鈮(Nb(OH)5)粉末(購(gòu)自北京浩克科技有限公司)在200℃熱處理3小時(shí),得到羥基氧化鈮(NbO(OH)3),并以水做分散劑,通過(guò)濕法珠磨的方法將中粒徑D50調(diào)整至1.2μm,再通過(guò)噴霧干燥將游離水去除,最終得到干燥的中粒徑D50為1.2μm的羥基氧化鈮(NbO(OH)3)粉末。

羥基氧化鉻的制備方法包括:將40.0kg九水硝酸鉻溶解在150kg去離子水中,制得硝酸鉻溶液,在攪拌條件下,向硝酸鉻溶液中逐步加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的氨水,直至反應(yīng)體系pH值為7.3,控制加氨水時(shí)間為2小時(shí),反應(yīng)結(jié)束后得到氫氧化鉻前驅(qū)體。將該前驅(qū)體用去離子水洗滌以去除其中的硝酸銨,隨后向該前驅(qū)體中加入水,配制成50重量%的懸浮液,將該懸浮液加入水熱反應(yīng)釜中,在150℃保持10小時(shí),得到羥基氧化鉻(CrO0.5(OH)2),最后通過(guò)噴霧干燥得到干燥的羥基氧化鉻(CrO0.5(OH)2)顆粒,測(cè)得其中粒徑D50為120nm。

羥基氧化鉬(MoO2(OH)2)粉末購(gòu)自日高株式會(huì)社,并以水做分散劑,通過(guò)濕法珠磨的方法將中粒徑D50調(diào)整至1.5μm,再通過(guò)噴霧干燥將游離水去除,最終得到干燥的中粒徑D50為1.5μm的羥基氧化鉬(MoO2(OH)2)粉末。

羥基氧化錳的制備方法包括:將35.8kg的50重量%硝酸亞錳水溶液用150kg去離子水稀釋,制得硝酸亞錳溶液,在攪拌及氮?dú)獗Wo(hù)的條件下,向硝酸亞錳溶液中逐步加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的氨水,直至反應(yīng)體系pH值為7.3,控制加氨水時(shí)間為2小時(shí),反應(yīng)結(jié)束后得到氫氧化亞錳(Mn(OH)2)前驅(qū)體。將該前驅(qū)體用去離子水洗滌以去除其中的硝酸銨,并通過(guò)噴霧干燥得到干燥的氫氧化亞錳(Mn(OH)2)前驅(qū)體。將該前驅(qū)體在空氣氣氛下180℃熱處理12小時(shí),最終得到羥基氧化錳(MnOOH)粉末,測(cè)得其中粒徑D50為850nm。

羥基氧化鐵的制備方法包括:將40.4kg九水硝酸鐵用150kg去離子水溶解,制得硝酸鐵溶液,在攪拌條件下,向硝酸鐵溶液中逐步加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的氨水,直至反應(yīng)體系pH值為7.3,控制加氨水時(shí)間為2小時(shí),反應(yīng)結(jié)束后得到沉淀。將該沉淀用去離子水洗滌以去除其中的硝酸銨,并通過(guò)噴霧干燥得到羥基氧化鐵(FeO0.45(OH)2.1)粉末,測(cè)得其中粒徑D50為220nm。

羥基氧化鈷的制備方法包括:將29.1kg六水硝酸亞鈷用150kg去離子水溶解,制得硝酸亞鈷溶液,在攪拌及氮?dú)獗Wo(hù)的條件下,向硝酸亞鈷溶液中逐步加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的氨水,直至反應(yīng)體系pH值為7.3,控制加氨水時(shí)間為2小時(shí),反應(yīng)結(jié)束后得到氫氧化亞鈷(Co(OH)2)前驅(qū)體。將該前驅(qū)體用去離子水洗滌以去除其中的硝酸銨,并通過(guò)噴霧干燥得到干燥的氫氧化亞鈷(Co(OH)2)前驅(qū)體。將該前驅(qū)體在空氣氣氛下180℃熱處理12小時(shí),最終得到羥基氧化鈷(CoOOH)粉末,測(cè)得其中粒徑D50為670nm。

羥基氧化鎳的制備方法包括:將29.1kg六水硝酸亞鎳用150kg去離子水溶解,制得硝酸亞鎳溶液,在攪拌及氮?dú)獗Wo(hù)的條件下,向硝酸亞鎳溶液中逐步加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的氨水,直至反應(yīng)體系pH值為7.3,控制加氨水時(shí)間為2小時(shí),反應(yīng)結(jié)束后得到氫氧化亞鎳(Ni(OH)2)前驅(qū)體。將該前驅(qū)體用去離子水洗滌以去除其中的硝酸銨,并通過(guò)噴霧干燥得到干燥的氫氧化亞鎳(Ni(OH)2)前驅(qū)體。將該前驅(qū)體在空氣氣氛下180℃熱處理18小時(shí),最終得到羥基氧化鎳(NiOOH)粉末,測(cè)得其中粒徑D50為580nm。

羥基氧化錫的制備方法包括:將35.1kg五水四氯化錫溶解在150kg去離子水中,制得四氯化錫溶液,在攪拌條件下,向四氯化錫溶液中逐步加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的氨水,直至反應(yīng)體系pH值為7.3,控制加氨水時(shí)間為2小時(shí),反應(yīng)結(jié)束后得到氫氧化錫前驅(qū)體。將該前驅(qū)體用去離子水洗滌以去除其中的氯化銨,隨后向該前驅(qū)體中加入水,配制成50重量%的懸浮液,將該懸浮液加入水熱反應(yīng)釜中,在160℃保持10小時(shí),得到羥基氧化錫(SnO(OH)2),最后通過(guò)噴霧干燥得到干燥的羥基氧化錫(SnO(OH)2)顆粒,測(cè)得其中粒徑D50為100nm。

羥基氧化鉍按如下方法制備:在空氣氣氛下,將氫氧化鉍(Bi(OH)3)粉末(購(gòu)自西安萬(wàn)杰化工有限公司)在110℃熱處理15小時(shí),得到羥基氧化鉍(BiOOH)粉末,測(cè)得其中粒徑D50為1.4μm。

羥基氧化銻的制備方法包括:在攪拌條件下,將22.8kg三氯化銻粉末緩慢加入至150kg去離子水中,得到懸浮液,隨后向懸浮液中逐步加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的氨水,直至反應(yīng)體系pH值為7.3,控制加氨水時(shí)間為2小時(shí),反應(yīng)結(jié)束后得到氫氧化銻前驅(qū)體。將該前驅(qū)體用去離子水洗滌以去除其中的氯化銨,隨后向該前驅(qū)體中加入水,配制成50重量%的懸浮液,將該懸浮液加入水熱反應(yīng)釜中,在160℃保持10小時(shí),得到羥基氧化銻(SbOOH),最后通過(guò)噴霧干燥得到干燥的羥基氧化銻(SbOOH)顆粒,測(cè)得其中粒徑D50為90nm。

羥基氧化硼按如下方法制備:硼酸(B(OH)3)粉末購(gòu)自天津中和盛泰化工有限公司,以異丙醇做分散劑,通過(guò)濕法珠磨的方法將中粒徑D50調(diào)整至1.5μm,再通過(guò)噴霧干燥將異丙醇去除,得到干燥的中粒徑D50為1.5μm的硼酸粉末。將其在空氣氣氛下,110℃熱處理5小時(shí),得到干燥的中粒徑D50為1.5μm的羥基氧化硼(BO1.2(OH)0.6)粉末。

羥基氧化鈹?shù)闹苽浞椒òǎ簩?8.7kg三水硝酸鈹用100kg去離子水溶解,制得硝酸鈹溶液,在攪拌條件下,向硝酸鈹溶液中逐步加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的氨水,直至反應(yīng)體系pH值為7.3,控制加氨水時(shí)間為2小時(shí),反應(yīng)結(jié)束后得到氫氧化鈹(Be(OH)2)前驅(qū)體。將該前驅(qū)體用去離子水洗滌以去除其中的硝酸銨,并通過(guò)噴霧干燥得到干燥的氫氧化鈹(Be(OH)2)前驅(qū)體。將該前驅(qū)體在空氣氣氛下450℃熱處理1小時(shí),最終得到羥基氧化鈹(BeO0.4(OH)1.2)粉末,測(cè)得其中粒徑D50為3.3μm。

羥基氧化鎂的制備方法包括:將25.6kg六水硝酸鎂用100kg去離子水溶解,制得硝酸鎂溶液,在攪拌條件下,向硝酸鎂溶液中逐步加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的氨水,直至反應(yīng)體系pH值為7.3,控制加氨水時(shí)間為2小時(shí),反應(yīng)結(jié)束后得到氫氧化鎂(Mg(OH)2)前驅(qū)體。將該前驅(qū)體用去離子水洗滌以去除其中的硝酸銨,并通過(guò)噴霧干燥得到干燥的氫氧化鎂(Mg(OH)2)前驅(qū)體。將該前驅(qū)體在空氣氣氛下430℃熱處理2小時(shí),最終得到羥基氧化鎂(MgO0.5OH)粉末,測(cè)得其中粒徑D50為2.6μm。

羥基氧化銅的制備方法包括:將24.2kg三水硝酸銅用100kg去離子水溶解,制得硝酸銅溶液,在攪拌條件下,向硝酸銅溶液中逐步加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的氨水,直至反應(yīng)體系pH值為7.3,控制加氨水時(shí)間為2小時(shí),反應(yīng)結(jié)束后得到氫氧化銅(Cu(OH)2)前驅(qū)體。將該前驅(qū)體用去離子水洗滌以去除其中的硝酸銨,并通過(guò)噴霧干燥得到干燥的氫氧化銅(Cu(OH)2)前驅(qū)體。將該前驅(qū)體在空氣氣氛下430℃熱處理2小時(shí),最終得到羥基氧化銅(CuO0.6(OH)0.8)粉末,測(cè)得其中粒徑D50為3.0μm。

羥基氧化鋅的制備方法包括:將29.7kg六水硝酸鋅用100kg去離子水溶解,制得硝酸鋅溶液,在攪拌條件下,向硝酸鋅溶液中逐步加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的氨水,直至反應(yīng)體系pH值為7.3,控制加氨水時(shí)間為2小時(shí),反應(yīng)結(jié)束后得到氫氧化鋅(Zn(OH)2)前驅(qū)體。將該前驅(qū)體用去離子水洗滌以去除其中的硝酸銨,并通過(guò)噴霧干燥得到干燥的氫氧化鋅(Zn(OH)2)前驅(qū)體。將該前驅(qū)體在空氣氣氛下450℃熱處理4小時(shí),最終得到羥基氧化鋅(ZnO0.7(OH)0.6)粉末,測(cè)得其中粒徑D50為3.7μm。

實(shí)施例1

(1)電池正極極片制備

將21850g鋰鎳鈷錳氧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正極材料、460g粘結(jié)劑HSV900、690g導(dǎo)電劑Super-P和2000g勃姆石(AlOOH)粉末添加劑混合,具體方法為:先以25000g NMP為溶劑,將粘結(jié)劑HSV900溶解,并在攪拌下分別將鋰鎳鈷錳氧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正極材料、導(dǎo)電劑Super-P、勃姆石(AlOOH)粉末添加劑與上述粘結(jié)劑的溶液混合,之后攪拌形成均勻的正極漿料;

將該正極漿料均勻涂覆在厚度為25μm的鋁箔上,涂覆寬度為160mm,敷料雙面面密度為333.9g/m2(敷料雙面面密度以烘干后的重量計(jì),下同,且以電極敷料的干重為基準(zhǔn),添加劑的含量為8重量%),然后在110℃下烘干,得到正極極片。

(2)電池負(fù)極極片制備

將12220g天然石墨負(fù)極材料、195g增稠劑CMC、195g導(dǎo)電劑Super-P和780g丁苯橡膠乳膠粘結(jié)劑混合,具體方法為:先以12500g去離子水為溶劑,將增稠劑CMC溶解,并在攪拌下分別將丁苯橡膠乳膠粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑Super-P、天然石墨負(fù)極材料與上述增稠劑的溶液混合,之后攪拌形成均勻的負(fù)極漿料;

將該負(fù)極漿料均勻涂覆在厚度為18μm的銅箔上,涂覆寬度為164mm,敷料雙面面密度為165g/m2(以烘干后的重量計(jì),下同),然后在100℃下烘干,得到負(fù)極極片。

(3)單體電池的裝配

將正極極片裁剪成120mm×160mm的尺寸作為正極,將負(fù)極極片裁剪成125mm×164mm的尺寸作為負(fù)極,以聚丙烯膜為隔膜,組裝成電芯組件,放入軟包鋁塑膜電池殼體中,并將正負(fù)極極耳分別與鋁塑膜焊接在一起,過(guò)程中保證極耳與電池殼體的絕緣,經(jīng)過(guò)核算,正極活性物質(zhì)鋰鎳鈷錳氧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的重量約為191g,負(fù)極活性物質(zhì)天然石墨的重量約為104g,電池的標(biāo)稱容量為30Ah。隨后將LiPF6按1摩爾/升的濃度溶解在EC/DMC=1:1(體積比)的混合溶劑中形成非水電解液,在氮?dú)鈿夥毡Wo(hù)下將160g此電解液注入上述電池半成品中,并將電池封口。將該電池在45℃的條件下陳化48小時(shí),之后以0.6A的電流充電至4.00V,再在45℃的條件下二次陳化48小時(shí),最后在氮?dú)鈿夥毡Wo(hù)下將電池中產(chǎn)生的氣體抽出并將電池二次封口,得到鋰離子電池A1。

實(shí)施例2

按照實(shí)施例1的方法制備鋰離子電池A2,不同的是,步驟(1)中,電池正極極片的制備方法如下:

將21850g鋰鎳鈷鋁氧LiNi0.8Co0.15Al0.05O2正極材料、767g PTFE乳液粘結(jié)劑D210、690g導(dǎo)電劑乙炔黑混合,具體方法為:先以25000g去離子水為溶劑,將PTFE乳液粘結(jié)劑D210分散,得到乳液,并在攪拌下分別將鋰鎳鈷鋁氧LiNi0.8Co0.15Al0.05O2正極材料、導(dǎo)電劑乙炔黑與上述粘結(jié)劑的乳液混合,之后攪拌形成均勻的漿料;

將該漿料均勻涂覆在厚度為25μm的鋁箔上,涂覆寬度為160mm,敷料雙面面密度為307.2g/m2(以烘干后的重量計(jì)),然后在100℃下烘干,得到正極極片;

將1000g偏硅酸SiO0.95(OH)2.1粉末添加劑、83g PTFE乳液粘結(jié)劑D210混合,具體方法為:先以2500g去離子水為溶劑,將PTFE乳液粘結(jié)劑D210分散,得到乳液,并在攪拌下將偏硅酸SiO0.95(OH)2.1粉末添加劑與上述粘結(jié)劑的乳液混合,之后攪拌形成均勻的添加劑漿料;

將該添加劑漿料均勻涂覆在上述正極極片表面,涂覆寬度為162mm,以覆蓋住活性物質(zhì),敷料雙面面密度為28.2g/m2(以電極敷料的干重為基準(zhǔn),添加劑的含量為8重量%),然后在100℃下烘干,得到表面涂覆有添加劑的正極極片。

實(shí)施例3

按照實(shí)施例1的方法制備鋰離子電池A3,不同的是,步驟(1)中,電池正極極片的制備方法如下:

將1000g羥基氧化鈦TiO(OH)2粉末添加劑、50g導(dǎo)電劑Super-P、50g粘結(jié)劑HSV900混合,具體方法為:先以2500g NMP為溶劑,將粘結(jié)劑HSV900溶解,并在攪拌下將羥基氧化鈦TiO(OH)2粉末添加劑、導(dǎo)電劑Super-P與上述粘結(jié)劑的溶液混合,之后攪拌形成均勻的添加劑漿料;

將該添加劑漿料均勻涂覆在厚度為25μm的鋁箔上,涂覆寬度為162mm,敷料雙面面密度為29.6g/m2(以烘干后的重量計(jì)),然后在120℃下烘干,得到添加劑涂覆的鋁箔;

將21850g鈷酸鋰LiCoO2正極材料、460g粘結(jié)劑HSV900、690g導(dǎo)電劑碳納米管混合,具體方法為:先以25000g NMP為溶劑,將粘結(jié)劑HSV900溶解,并在攪拌下分別將鈷酸鋰LiCoO2正極材料、導(dǎo)電劑碳納米管與上述粘結(jié)劑的溶液混合,之后攪拌形成均勻的活性物質(zhì)漿料;

將該活性物質(zhì)漿料均勻涂覆在添加劑涂覆的鋁箔表面,涂覆寬度為160mm,敷料雙面面密度為307.2g/m2(以電極敷料的干重為基準(zhǔn),添加劑的含量為8重量%),然后在120℃下烘干,得到鋁箔經(jīng)過(guò)添加劑涂覆的正極極片。

實(shí)施例4

(1)電池正極極片制備

將22800g鋰鎳鈷錳氧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正極材料、480g粘結(jié)劑HSV900、720g導(dǎo)電劑Super-P混合,具體方法為:先以25000g NMP為溶劑,將粘結(jié)劑HSV900溶解,并在攪拌下分別將鋰鎳鈷錳氧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正極材料、導(dǎo)電劑Super-P與上述粘結(jié)劑的溶液混合,之后攪拌形成均勻的正極漿料;

將該正極漿料均勻涂覆在厚度為25μm的鋁箔上,涂覆寬度為160mm,敷料雙面面密度為307.2g/m2(以烘干后的重量計(jì)),然后在110℃下烘干,得到正極極片。

(2)電池負(fù)極極片制備

將12220g天然石墨負(fù)極材料、195g增稠劑CMC、195g導(dǎo)電劑Super-P、780g丁苯橡膠乳膠粘結(jié)劑和1130g勃姆石(AlOOH)粉末添加劑混合,具體方法為:先以13500g去離子水為溶劑,將增稠劑CMC溶解,并在攪拌下分別將丁苯橡膠乳膠粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑Super-P、天然石墨負(fù)極材料、勃姆石粉末添加劑與上述增稠劑的溶液混合,之后攪拌形成均勻的負(fù)極漿料;

將該負(fù)極漿料均勻涂覆在厚度為18μm的銅箔上,涂覆寬度為164mm,敷料雙面面密度為179.3g/m2(以電極敷料的干重為基準(zhǔn),添加劑的含量為8重量%),然后在100℃下烘干,得到負(fù)極極片。

(3)單體電池的裝配

將正極極片裁剪成120mm×160mm的尺寸作為正極,將負(fù)極極片裁剪成125mm×164mm的尺寸作為負(fù)極,以聚丙烯膜為隔膜,組裝成電芯組件,放入軟包鋁塑膜電池殼體中,并將正負(fù)極極耳分別與鋁塑膜焊接在一起,過(guò)程中保證極耳與電池殼體的絕緣,經(jīng)過(guò)核算,正極活性物質(zhì)鋰鎳鈷錳氧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的重量約為191g,負(fù)極活性物質(zhì)天然石墨的重量約為104g,電池的標(biāo)稱容量為30Ah。隨后將LiPF6按1摩爾/升的濃度溶解在EC/DMC=1:1(體積比)的混合溶劑中形成非水電解液,在氮?dú)鈿夥毡Wo(hù)下將160g此電解液注入上述電池半成品中,并將電池封口。將該電池在45℃的條件下陳化48小時(shí),之后以0.6A的電流充電至4.00V,再在45℃的條件下二次陳化48小時(shí),最后在氮?dú)鈿夥毡Wo(hù)下將電池中產(chǎn)生的氣體抽出并將電池二次封口,得到鋰離子電池A4。

實(shí)施例5

按照實(shí)施例1的方法制備鋰離子電池A5,不同的是,步驟(1)中,將22325g鋰鎳鈷錳氧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正極材料、470g粘結(jié)劑HSV900、705g導(dǎo)電劑Super-P和1500g勃姆石(AlOOH)粉末添加劑混合,具體方法為:先以25000g NMP為溶劑,將粘結(jié)劑HSV900溶解,并在攪拌下分別將鋰鎳鈷錳氧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正極材料、導(dǎo)電劑Super-P、勃姆石(AlOOH)粉末添加劑與上述粘結(jié)劑的溶液混合,之后攪拌形成均勻的正極漿料;

將該正極漿料均勻涂覆在厚度為25μm的鋁箔上,涂覆寬度為160mm,敷料雙面面密度為326.8g/m2(以電極敷料的干重為基準(zhǔn),添加劑的含量為6重量%),然后在110℃下烘干,得到正極極片。

實(shí)施例6

按照實(shí)施例1的方法制備鋰離子電池A6,不同的是,步驟(1)中,將21375g鋰鎳鈷錳氧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正極材料、450g粘結(jié)劑HSV900、675g導(dǎo)電劑Super-P和2500g勃姆石(AlOOH)粉末添加劑混合,具體方法為:先以25000g NMP為溶劑,將粘結(jié)劑HSV900溶解,并在攪拌下分別將鋰鎳鈷錳氧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正極材料、導(dǎo)電劑Super-P、勃姆石(AlOOH)粉末添加劑與上述粘結(jié)劑的溶液混合,之后攪拌形成均勻的正極漿料;

該正極漿料均勻涂覆在厚度為25μm的鋁箔上,涂覆寬度為160mm,敷料雙面面密度為341.3g/m2(以電極敷料的干重為基準(zhǔn),添加劑的含量為10重量%),然后在110℃下烘干,得到正極極片。

實(shí)施例7

按照實(shí)施例2的方法制備鋰離子電池A7,不同的是,步驟(1)中,添加劑漿料的制備方法為:先以1500g去離子水為溶劑,將25g PTFE乳液粘結(jié)劑D210分散,得到乳液,并在攪拌下將1000g偏硅酸SiO0.95(OH)2.1粉末與上述粘結(jié)劑的乳液混合,之后攪拌形成均勻的添加劑漿料。

將該添加劑漿料均勻涂覆在上述正極極片表面,涂覆寬度為162mm,以覆蓋住活性物質(zhì),敷料雙面面密度為19.9g/m2(以電極敷料的干重為基準(zhǔn),添加劑的含量為6重量%),然后在100℃下烘干,得到表面涂覆有添加劑的正極極片。

實(shí)施例8

按照實(shí)施例2的方法制備鋰離子電池A8,不同的是,步驟(1)中,添加劑漿料的制備方法為:先以3500g去離子水為溶劑,將150gPTFE乳液粘結(jié)劑D210分散,得到乳液,并在攪拌下將1000g偏硅酸SiO0.95(OH)2.1粉末與上述粘結(jié)劑的乳液混合,之后攪拌形成均勻的添加劑漿料。

將該添加劑漿料均勻涂覆在上述正極極片表面,涂覆寬度為162mm,以覆蓋住活性物質(zhì),敷料雙面面密度為37.6g/m2(以電極敷料的干重為基準(zhǔn),添加劑的含量為10重量%),然后在100℃下烘干,得到表面涂覆有添加劑的正極極片。

實(shí)施例9

按照實(shí)施例1的方法制備鋰離子電池A9,不同的是,步驟(1)中,將23038g鋰鎳鈷錳氧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正極材料、485g粘結(jié)劑HSV900、727g導(dǎo)電劑Super-P和750g勃姆石(AlOOH)粉末添加劑混合,具體方法為:先以25000g NMP為溶劑,將粘結(jié)劑HSV900溶解,并在攪拌下分別將鋰鎳鈷錳氧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正極材料、導(dǎo)電劑Super-P、勃姆石(AlOOH)添加劑與上述粘結(jié)劑的溶液混合,之后攪拌形成均勻的正極漿料;

將該正極漿料均勻涂覆在厚度為25μm的鋁箔上,涂覆寬度為160mm,敷料雙面面密度為316.7g/m2(以電極敷料的干重為基準(zhǔn),添加劑的含量為3重量%),然后在110℃下烘干,得到正極極片。

實(shí)施例10

按照實(shí)施例1的方法制備鋰離子電池A10,不同的是,步驟(1)中,將23513g鋰鎳鈷錳氧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正極材料、495g粘結(jié)劑HSV900、742g導(dǎo)電劑Super-P和250g勃姆石(AlOOH)粉末添加劑混合,具體方法為:先以25000g NMP為溶劑,將粘結(jié)劑HSV900溶解,并在攪拌下分別將鋰鎳鈷錳氧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正極材料、導(dǎo)電劑Super-P、勃姆石(AlOOH)添加劑與上述粘結(jié)劑的溶液混合,之后攪拌形成均勻的正極漿料;

將該正極漿料均勻涂覆在厚度為25μm的鋁箔上,涂覆寬度為160mm,敷料雙面面密度為310.3g/m2(以電極敷料的干重為基準(zhǔn),添加劑的含量為1重量%),然后在110℃下烘干,得到正極極片。

實(shí)施例11

按照實(shí)施例1的方法制備鋰離子電池A11,不同的是,步驟(1)中,將20188g鋰鎳鈷錳氧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正極材料、425g粘結(jié)劑HSV900、637g導(dǎo)電劑Super-P和3750g勃姆石(AlOOH)粉末添加劑混合,具體方法為:先以25000g NMP為溶劑,將粘結(jié)劑HSV900溶解,并在攪拌下分別將鋰鎳鈷錳氧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正極材料、導(dǎo)電劑Super-P、勃姆石(AlOOH)添加劑與上述粘結(jié)劑的溶液混合,之后攪拌形成均勻的正極漿料;

將該正極漿料均勻涂覆在厚度為25μm的鋁箔上,涂覆寬度為160mm,敷料雙面面密度為361.4g/m2(以電極敷料的干重為基準(zhǔn),添加劑的含量為15重量%),然后在110℃下烘干,得到正極極片。

實(shí)施例12

按照實(shí)施例1的方法制備鋰離子電池A12,不同的是,步驟(1)中,將勃姆石粉末替換為羥基氧化釔(YOOH·0.12H2O)粉末。

實(shí)施例13

按照實(shí)施例1的方法制備鋰離子電池A13,不同的是,步驟(1)中,將勃姆石粉末替換為羥基氧化鈧(ScOOH)粉末。

實(shí)施例14

按照實(shí)施例1的方法制備鋰離子電池A14,不同的是,步驟(1)中,將勃姆石粉末替換為羥基氧化鋯(ZrO(OH)2)粉末。

實(shí)施例15

按照實(shí)施例1的方法制備鋰離子電池A15,不同的是,步驟(1)中,將勃姆石粉末替換為羥基氧化釩(VO2.3(OH)0.4)粉末。

實(shí)施例16

按照實(shí)施例1的方法制備鋰離子電池A16,不同的是,步驟(1)中,將勃姆石粉末替換為羥基氧化鑭(LaOOH·0.38H2O)粉末。

實(shí)施例17

按照實(shí)施例1的方法制備鋰離子電池A17,不同的是,步驟(1)中,將勃姆石粉末替換為羥基氧化鈰(CeOOH)粉末。

實(shí)施例18

按照實(shí)施例1的方法制備鋰離子電池A18,不同的是,步驟(1)中,將勃姆石粉末替換為羥基氧化釹(NdOOH)粉末。

實(shí)施例19

按照實(shí)施例1的方法制備鋰離子電池A19,不同的是,步驟(1)中,將勃姆石粉末替換為羥基氧化釤(SmOOH)粉末。

實(shí)施例20

按照實(shí)施例1的方法制備鋰離子電池A20,不同的是,步驟(1)中,將勃姆石粉末替換為羥基氧化釓(GdOOH)粉末。

實(shí)施例21

按照實(shí)施例1的方法制備鋰離子電池A21,不同的是,步驟(1)中,將勃姆石粉末替換為羥基氧化鉺(ErOOH)粉末。

實(shí)施例22

按照實(shí)施例1的方法制備鋰離子電池A22,不同的是,步驟(1)中,將勃姆石粉末替換為羥基氧化鈮(NbO(OH)3)粉末。

實(shí)施例23

按照實(shí)施例1的方法制備鋰離子電池A23,不同的是,步驟(1)中,將勃姆石粉末替換為羥基氧化鉻(CrO0.5(OH)2)粉末。

實(shí)施例24

按照實(shí)施例1的方法制備鋰離子電池A24,不同的是,步驟(1)中,將勃姆石粉末替換為羥基氧化鉬(MoO2(OH)2)粉末。

實(shí)施例25

按照實(shí)施例1的方法制備鋰離子電池A25,不同的是,步驟(1)中,將勃姆石粉末替換為羥基氧化錳(MnOOH)粉末。

實(shí)施例26

按照實(shí)施例1的方法制備鋰離子電池A26,不同的是,步驟(1)中,將勃姆石粉末替換為羥基氧化鐵(FeO0.45(OH)2.1)粉末。

實(shí)施例27

按照實(shí)施例1的方法制備鋰離子電池A27,不同的是,步驟(1)中,將勃姆石粉末替換為羥基氧化鈷(CoOOH)粉末。

實(shí)施例28

按照實(shí)施例1的方法制備鋰離子電池A28,不同的是,步驟(1)中,將勃姆石粉末替換為羥基氧化鎳(NiOOH)粉末。

實(shí)施例29

按照實(shí)施例1的方法制備鋰離子電池A29,不同的是,步驟(1)中,將勃姆石粉末替換為羥基氧化錫(SnO(OH)2)粉末。

實(shí)施例30

按照實(shí)施例1的方法制備鋰離子電池A30,不同的是,步驟(1)中,將勃姆石粉末替換為羥基氧化鉍(BiOOH)粉末。

實(shí)施例31

按照實(shí)施例1的方法制備鋰離子電池A31,不同的是,步驟(1)中,將勃姆石粉末替換為羥基氧化銻(SbOOH)粉末。

實(shí)施例32

按照實(shí)施例1的方法制備鋰離子電池A32,不同的是,步驟(1)中,將勃姆石粉末替換為羥基氧化硼(BO1.2(OH)0.6)粉末。

實(shí)施例33

按照實(shí)施例1的方法制備鋰離子電池A33,不同的是,步驟(1)中,將勃姆石粉末替換為羥基氧化鈹(BeO0.4(OH)1.2)粉末。

實(shí)施例34

按照實(shí)施例1的方法制備鋰離子電池A34,不同的是,步驟(1)中,將勃姆石粉末替換為羥基氧化鎂(MgO0.5OH)粉末。

實(shí)施例35

按照實(shí)施例1的方法制備鋰離子電池A35,不同的是,步驟(1)中,將勃姆石粉末替換為羥基氧化銅(CuO0.6(OH)0.8)粉末。

實(shí)施例36

按照實(shí)施例1的方法制備鋰離子電池A36,不同的是,步驟(1)中,將勃姆石粉末替換為羥基氧化鋅(ZnO0.7(OH)0.6)粉末。

對(duì)比例1

按照實(shí)施例1的方法制備鋰離子電池D1,不同的是,步驟(1)中,未添加勃姆石粉末添加劑,得到正極活性物質(zhì)漿料,將該正極活性物質(zhì)漿料均勻涂覆在厚度為25μm的鋁箔上,涂覆寬度為160mm,敷料雙面面密度為307.2g/m2(以烘干后的重量計(jì)),然后在110℃下烘干,得到正極極片。

對(duì)比例2

按照實(shí)施例2的方法制備鋰離子電池D2,不同的是,步驟(1)中,得到正極極片之后,在制備添加劑漿料時(shí)未加入偏硅酸SiO0.95(OH)2.1粉末添加劑,具體地,先以2500g水為溶劑,將PTFE乳液粘結(jié)劑D210分散,得到粘結(jié)劑的乳液,將該乳液均勻涂覆在上述正極極片表面,涂覆寬度為162mm,以覆蓋住活性物質(zhì),敷料雙面面密度為28.2g/m2(以烘干后的重量計(jì)),然后在100℃下烘干。

對(duì)比例3

按照實(shí)施例3的方法制備鋰離子電池D3,不同的是,步驟(1)中,在制備添加劑漿料時(shí)未加入羥基氧化鈦TiO(OH)2粉末添加劑,即將50g導(dǎo)電劑Super-P、50g粘結(jié)劑HSV900混合,具體地,先以2500g NMP為溶劑,將粘結(jié)劑HSV900溶解,得到粘結(jié)劑的溶液,然后將導(dǎo)電劑Super-P與上述粘結(jié)劑的溶液混合,之后攪拌形成均勻的漿料;

將上述漿料均勻涂覆在厚度為25μm的鋁箔上,涂覆寬度為162mm,得到的敷料雙面面密度為29.6g/m2(以烘干后的重量計(jì)),然后在120℃下烘干,得到處理后的鋁箔;

將21850g鈷酸鋰LiCoO2正極材料、460g粘結(jié)劑HSV900、690g導(dǎo)電劑碳納米管混合,具體方法為:先以25000g NMP為溶劑,將粘結(jié)劑HSV900溶解,并在攪拌下分別將鈷酸鋰LiCoO2正極材料、導(dǎo)電劑碳納米管與上述粘結(jié)劑的溶液混合,之后攪拌形成均勻的活性物質(zhì)漿料;

將該活性物質(zhì)漿料均勻涂覆在添加劑涂覆的鋁箔表面,涂覆寬度為160mm,敷料雙面面密度為307.2g/m2(以烘干后的重量計(jì)),然后在120℃下烘干,得到鋁箔經(jīng)過(guò)添加劑涂覆的正極極片。

試驗(yàn)例

單體電池的濫用測(cè)試

1、過(guò)充測(cè)試

將單體電池(包括實(shí)施例1-36制得的鋰離子電池A1-A36以及對(duì)比例1-3制得的鋰離子電池D1-D3)以30A的電流充電至8.5V,并在8.5V的電壓下恒壓保持1小時(shí),觀察并記錄過(guò)程中的現(xiàn)象。各取30只單體電池做平行測(cè)試。結(jié)果見(jiàn)表1。

2、30%擠壓測(cè)試

將單體電池(包括實(shí)施例1-36制得的鋰離子電池A1-A36以及對(duì)比例1-3制得的鋰離子電池D1-D3)以30A的電流充電至4.25V,并在4.25V的電壓下恒壓充電直至電流小于1.5A。用兩塊半徑為75mm的半圓柱體的端面從垂直于電池極片方向擠壓電池,擠壓速度為5mm/s,直至電池變形量達(dá)到30%,擠壓完成后停留一小時(shí),觀察并記錄過(guò)程中的現(xiàn)象。各取30只單體電池做平行測(cè)試。結(jié)果見(jiàn)表2。

3、50%擠壓測(cè)試

將單體電池(包括實(shí)施例1-36制得的鋰離子電池A1-A36以及對(duì)比例1-3制得的鋰離子電池D1-D3)以30A的電流充電至4.25V,并在4.25V的電壓下恒壓充電直至電流小于1.5A。用兩塊半徑為75mm的半圓柱體的端面從垂直于電池極片方向擠壓電池,擠壓速度為5mm/s,直至電池變形量達(dá)到50%,擠壓完成后停留一小時(shí),觀察并記錄過(guò)程中的現(xiàn)象。各取30只單體電池做平行測(cè)試。結(jié)果見(jiàn)表3。

4、針刺測(cè)試

將單體電池(包括實(shí)施例1-36制得的鋰離子電池A1-A36以及對(duì)比例1-3制得的鋰離子電池D1-D3)以30A的電流充電至4.25V,并在4.25V的電壓下恒壓充電直至電流小于1.5A。用直徑為6毫米的釘子沿垂直于電池長(zhǎng)寬面的方向,以25mm/s的速度勻速穿過(guò)電池,并停留一小時(shí),觀察并記錄過(guò)程中的現(xiàn)象。各取30只單體電池做平行測(cè)試。結(jié)果見(jiàn)表4。

表1

表2

表3

表4

將表1-4中各實(shí)施例和對(duì)比例的數(shù)據(jù)比較可知,在制備正極或負(fù)極時(shí)引入本發(fā)明的添加劑,能夠明顯提高由此制備得到的鋰離子電池的安全性。

將表1-4中實(shí)施例1與實(shí)施例9-11的結(jié)果比較可知,在正極或負(fù)極中,以電極敷料的干重為基準(zhǔn),添加劑的含量為6-10重量%時(shí),能夠進(jìn)一步提高由此制備得到的鋰離子電池的安全性,而當(dāng)添加劑用量進(jìn)一步增加時(shí)還能夠進(jìn)一步提高制備得到的鋰離子電池在極苛刻條件下的安全性。

將表1-4中實(shí)施例1-4與實(shí)施例12-36的結(jié)果比較可知,所述添加劑為羥基氧化鋁、偏硅酸和羥基氧化鈦中的至少一種時(shí),能夠進(jìn)一步提高制備得到的鋰離子電池的安全性。

以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式,但是,本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié),在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi),可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡(jiǎn)單變型,這些簡(jiǎn)單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

另外需要說(shuō)明的是,在上述具體實(shí)施方式中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征,在不矛盾的情況下,可以通過(guò)任何合適的方式進(jìn)行組合,為了避免不必要的重復(fù),本發(fā)明對(duì)各種可能的組合方式不再另行說(shuō)明。

此外,本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合,只要其不違背本發(fā)明的思想,其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開(kāi)的內(nèi)容。

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