[发明专利]锂离子二次电池正极及包括该正极的锂离子二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子二次电池正极，还涉及包括该锂离子二次电池正极的锂离子二次电池。

背景技术

随着锂离子电池的广泛应用，锂离子电池逐步往高容量、小体积的方向发展，随之，电池的安全性成为一个极其重要的质量标准，特别是锂离子电池的外部短路、过充等安全性能，受到生产者以及消费者很高的重视。

电池的外部短路、过充有时会产生爆炸，其原因主要是由于在这些情况下电池内部引发放热反应，这些放热反应持续一阶段后，最终在电池内部产生大量热量，导致电池热失控而爆炸。如果能够防止或者中止短路、过充等引发的放热反应，可以大大提高电池的安全性能。

CN2473749Y中公开了一种二次电池用多层电极板，该电极板包含：一可供外接电路的金属箔板；至少一供产生反应而进行充放电的极板反应层；以及至少一正温度系数(PTC)材料层，叠置于该金属箔板与该极板反应层之间。该多层电极板可以增加电池的安全性。

CN1585157A公开了一种具有正温度系数电阻效应的可充锂电池电极，它包括：a.传导电流的集流体，c.电活性层，在传导电流的集流体a与电活性层c之间具有正温度系数的电阻层b；具有正温度系数的电阻层b主要由导电微粒、环氧树脂和固化剂组成。以此电极为正极制备的可充锂电池，对过充，受热和短路都有灵敏响应的特点，可满足安全需要。

但是，上述两个专利申请的正极导致锂离子二次电池的容量降低，并且循环寿命也降低。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的正极使电池的容量和循环寿命降低的缺陷，提供一种既可以使电池提高安全性能，又可以保证电池容量和循环寿命的锂离子二次电池的正极。

本发明提供了一种锂离子二次电池的正极，该正极包括集流体和涂覆在该集流体上的涂覆层和正极材料层，所述涂覆层位于集流体和正极材料层之间，其中，所述涂覆层含有正极活性物质、正温度系数材料和粘结剂。

本发明还提供了一种锂离子二次电池，该电池包括该电池包括电池壳体、电极组和电解液，所述电极组和电解液密封在电池壳体内，所述电极组包括依次卷绕或叠置的正极、隔膜和负极，其中，所述正极为本发明提供的正极。

本发明提供的正极，在通常的锂离子正极的活性材料层与集流体之间增加一层混合了正温度系数材料PTC与正极活性物质的涂敷层，利用PTC材料的正温度系数性能，当电池内部产生高温状况时，PTC材料的内阻大幅增大，保证电池内部电流中止，减少热量的产生，同时防止进一步的高温引发电池内部短路等现象，从而提高了电池的安全性能。另外，由于正温度系数材料的增加会降低电池的容量和循环寿命，因此将正温度系数材料与正极活性物质混合使用可以保证电池的容量和循环寿命不受损失。

具体实施方式

本发明提供的锂离子二次电池的正极含有集流体和依次涂覆在该集流体上的涂覆层和正极材料层，其中，所述涂覆层含有正极活性物质、正温度系数材料和粘结剂。

根据本发明提供的正极，在优选情况下，在所述涂覆层中，相对于100重量份的正极活性物质，所述正温度系数材料的含量为5-100重量份，所述粘结剂的含量为0.4-2重量份。

本文所述的“正温度系数材料”，即PTC(positive temperature coefficient)材料，为本领域技术人员公知的材料，具有随温度升高而电阻增大的特性，而且在一定的动作温度下电阻迅速增加。PTC材料分为两大类，一类为陶瓷基PTC材料，另一类为聚合物基PTC材料。陶瓷基PTC材料的成型工艺复杂、成本高，而且室温电阻大，性能不稳定，重复性和可靠性低。而聚合物基PTC材料的动作温度较低，易于加工成型、成本低。因此，本发明优选采用聚合物基PTC材料。

聚合物基PTC材料通常采用聚合物作为基体，填充导电颗粒而制成。作为基体的聚合物通常包括低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、尼龙、聚偏二氟乙烯和聚酯中的一种或几种；作为导电颗粒的材料通常包括碳颗粒如炭黑、石墨、碳纳米管，金属粒子如Ni、Ti、Cu、Ag、Pd、Pt，氧化物颗粒如ZnO、SnO₂，和非氧化物颗粒。

根据本发明提供的正极，在优选情况下，所述正温度系数材料PTC的平均颗粒直径为5-200微米，优选为5-20微米。

根据本发明提供的正极，在优选情况下，所述正温度系数材料PTC的动作温度为90-200℃，优选为100-130℃。

满足上述条件的所述PTC材料可以采用商购的上海维安的PTC材料。