[发明专利]一种高安全性长寿命锂离子蓄电池正极片及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明属于锂离子蓄电池领域，其涉及一种高安全性长寿命锂离子蓄电池正极片，具体涉及一种高安全性长寿命锂离子蓄电池正极片及其制备方法和用途。

背景技术

锂离子电池由于其具有工作电压高、能量密度大、自放电少、循环寿命长、无记忆效应、清洁环保无污染的特性，已经成为继镉镍电池、氢镍电池之后的新型储能电源，并广泛应用于电动汽车、卫星、飞船、潜艇、鱼雷、导弹等各个领域，逐渐成为新能源领域研究的焦点。

近年来，航空航天和电动汽车等供电系统对电源的轻量化要求日益突出，高性能电极材料技术也随之飞速发展，镍钴铝酸锂（NCA）体系的锂离子电池成为储能电源领域研究的热点。

NCA材料作为一种新型正极材料，综合了LiNiO₂ 和LiCoO₂ 各自的优点，具有较高的比容量、较好的热稳定性和优异的循环稳定性，使用NCA作为正极材料的锂离子蓄电池，具有较高的比能量和较长的循环寿命，可满足航空航天领域对储能电源轻量化的要求。

但是，NCA伴随着其高能量密度的同时，存在安全性差的明显缺点，这限制了NCA锂离子电池的在电动汽车和航空航天领域中的发展和应用。

锂离子电池目前广泛使用的正极材料主要有钴酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸铁锂和锰酸锂等，其中磷酸铁锂的安全性明显高于其它几种材料，但其能量密度低。

NCA锂离子电池具有较高的能量密度和优异的循环寿命，但其安全性较差。目前，NCA材料体系锂离子蓄电池已成为新一代空间用储能电源，如何提高其安全性能也成为研究的焦点。

发明内容

本发明的目的是提供一种高安全性长寿命锂离子蓄电池正极片及其制备方法和用途，该正极片解决了NCA锂离子电池的循环寿命和安全性差，以及磷酸铁锂电池的比容量低的问题，能够提高电池的比能量、循环性能和安全性。

为了达到上述目的，本发明提供了一种高安全性长寿命锂离子蓄电池正极片的制备方法，该方法包含：

步骤1：将粘结剂加入到溶剂中，溶解，加入导电剂，得到导电胶体；

步骤2：将磷酸铁锂、镍钴铝酸锂分别加入到步骤1中所述的导电胶体中，混合均匀，分别得到磷酸铁锂正极浆料和镍钴铝酸锂正极浆料；

步骤3：将步骤2中所述的磷酸铁锂正极浆料和镍钴铝酸锂正极浆料依次涂覆至金属箔集流体的上下表面，干燥，辊压，切片，得到高安全性长寿命锂离子蓄电池正极片。

在步骤1中，所述的溶剂包含：N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、无水乙醇和去离子水中的任意一种或两种以上；在步骤3中，所述的磷酸铁锂正极浆料的涂覆密度为50~180 g/m²，所述的镍钴铝酸锂的涂覆密度为180~300 g/m²。

本发明还提供了一种高安全性长寿命锂离子蓄电池正极片，该正极片根据所述的高安全性长寿命锂离子蓄电池正极片的制备方法获得，其包含：金属箔集流体和涂在其上下表面的双层活性物质涂层。

其中，所述的双层活性物质涂层包含：磷酸铁锂涂层，以及涂覆在磷酸铁锂涂层上的镍钴铝酸锂涂层。

其中，所述的磷酸铁锂涂层包含：磷酸铁锂、导电剂和粘结剂。

其中，所述的镍钴铝酸锂涂层包含：镍钴铝酸锂、导电剂和粘结剂。

所述的镍钴铝酸锂的化学结构为：LiNi_1-x-yCo_xAl_yO₂，其中，0＜x≤0.2，0＜y≤0.1。

所述的镍钴铝酸锂的粒径为5µm~35µm，所述的磷酸铁锂的粒径为0.1µm~10µm，且所述的磷酸铁锂的粒径小于所述的镍钴铝酸锂的粒径。

所述的镍钴铝酸锂在活性物质涂层中的重量百分比为50%~90%。

所述的导电剂包含：导电碳黑、超导碳黑、乙炔黑、鳞片石墨和纳米炭纤维中的任意一种或两种以上。

所述的粘结剂包含：含氟树脂、聚乙烯、聚乙烯醇和羧甲基纤维素钠中的任意一种或两种以上。

所述的含氟树脂包含：聚偏二氟乙烯和/或聚四氟乙烯；所述的聚乙烯包含：丁苯橡胶。

本发明还提供了一种高安全性长寿命锂离子蓄电池，该电池包含：正极片、负极片、隔膜、电解液和外壳。

其中，所述的正极片为所述的高安全性长寿命锂离子蓄电池正极片。