[发明专利]一种锂离子电池正极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种锂离子电池及其制备方法。

背景技术

锂离子电池的正极中，正极活性材料通常为层状钴酸锂、尖晶石锰酸锂、镍酸锂等，由于这些活性材料本身的导电性能差，将导致制得的电池的倍率特性差，即电池在大电流充放电性能较差。因此，在制备锂离子电池正极时需要加入一些导电剂来提高正极活性材料的导电性。

在锂离子电池正极中常通过加入碳纳米管来提高正极活性材料的导电性，然而，碳纳米管的缺点是十分容易团聚而很难将分散均匀，从而无法发挥碳纳米管导电性能好的优势。

因而，CN1889290A开发了一种橄榄石碳绒球复合材料及其用途，该材料包括橄榄石基体及在橄榄石基体上生长的碳纳米管或/和纳米纤维。所述的橄榄石基体的平均粒径为50nm-50μm，化学组成为LixAaMmBbPOzNn(0.9≤x≤1.8)；所述的碳纳米管或纳米纤维直径为1-200nm，长度为50nm-100um。该复合材料既可以直接作为正极活性材料在二次锂电池中使用，也可以作为导电剂，与现有的正极材料混合使用。

该复合材料虽然解决了碳纳米管和纳米纤维的分散问题，可以提高得到的电池的倍率特性，但使用该材料得到的电池正极无法解决得到的电池在高温和过充电时的安全性能差的问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的锂离子电池正极在提高导电性的同时，无法满足使得到的锂离子电池具有优良的安全性能的问题，提供一种在提高导电性的同时，能够使得到的锂离子电池具有优良的安全性能的锂离子电池正极。

本发明的另一个目的是为了提供所述锂离子电池正极的制备方法。

本发明提供了一种锂离子电池正极，该正极包括集流体和负载在该集流体上的正极材料，该正极材料包括正极活性物质、导电材料和粘合剂，其中，所述导电材料包括无机氧化物粒子和负载于无机氧化物粒子上的碳纳米管。

本发明还提供了所述锂离子电池正极的制备方法，该方法包括将正极活性物质、导电材料和粘合剂与溶剂混合均匀得到浆料，将得到的浆料涂覆和/或填充在集流体上，之后进行干燥和压延，其中，所述导电材料包括无机氧化物粒子和负载于无机氧化物粒子上的碳纳米管。

本发明通过使用包括无机氧化物粒子和负载于无机氧化物粒子上的碳纳米管的导电材料，显著的提高了锂离子电池正极的导电性；更重要的是，所述导电材料中的无机氧化物能够抑制高温和过充电的情况下，正极活性物质中钴的溶解，稳定了正极活性物质的结构；另外，由于无机氧化物粒子的比热较高，当电池异常发热的情况下，无机氧化物粒子能够吸收较多的热量，并且无机氧化物粒子本身的温度上升的也不高，从而大幅度的提高了电池的安全性能。

具体实施方式

本发明提供了一种锂离子电池正极，该正极包括集流体和负载在该集流体上的正极材料，该正极材料包括正极活性物质、导电材料和粘合剂，其中，所述导电材料包括无机氧化物粒子和负载于无机氧化物粒子上的碳纳米管。

根据本发明，所述导电材料中，无机氧化物粒子和碳纳米管的含量可以在很大范围内改变，优选情况下，以导电材料的总重量为基准，所述无机氧化物粒子的含量为10-90重量％，所述碳纳米管的含量为10-90重量％；优选情况下，以导电材料的总重量为基准，所述无机氧化物粒子的含量为20-80重量％，所述碳纳米管的含量为20-80重量％。

本发明中，所述无机氧化物粒子可以为各种具有高比热的无机氧化物粒子，例如可以为氧化铝、氧化硅、氧化镁和氧化锆中的一种或几种；所述无机氧化物粒子的平均粒子直径和碳纳米管的尺寸没有特别的限制，优选情况下，所述无机氧化物粒子的平均粒子直径为0.05-50微米；所述碳纳米管的平均管直径为50-200纳米，长度为0.5-100微米；进一步优选为，所述无机氧化物粒子的平均粒子直径为0.1-10微米；所述碳纳米管的平均管直径为50-100纳米，长度为5-50微米。

本发明中，所述正极活性物质、导电材料和粘合剂的含量可以在很大范围内改变，优选情况下，相对于100重量份的正极活性物质，所述导电材料的含量为0.1-10重量份，所述粘合剂的含量为0.1-10重量份；进一步优选为，相对于100重量份的正极活性物质，所述导电材料的含量为0.5-5重量份，所述粘合剂的含量为0.5-5重量份。