[发明专利]高安全聚合物电池正极片及聚合物电池和电池制备方法

说明书

本发明公开了一种固态电解质涂层保护的高安全聚合物电池正极片，包括铝箔和双层涂布层；铝箔，作为正极集流体，其外表面涂布有双层涂布层；其中，双层涂布层包括涂布在铝箔上的复合固态电解质涂层以及涂布在复合固态电解质涂层上的正极活性物质材料涂层；复合固态电解质涂层，包括第一导电剂和复合固态电解质。另外本发明还公开了一种基于正极保护的高安全聚合物电池，以及一种基于正极保护的高安全聚合物电池的制备方法。本发明公开的高安全聚合物电池正极片及聚合物电池和电池制备方法，其能够有效阻隔正极活性物质材料与铝箔之间的接触，防止聚合物电池安全失效时铝热反应的发生，避免电池的放热连锁反应，提升聚合物电池的安全性。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，特别是涉及高安全聚合物电池正极片及聚合物电池和电池制备方法。

背景技术

随着锂离子电池的能量密度的提升，消费者对其安全性能的要求越来越高。高能量密度层状晶体结构的正极材料，如LiNi_xCo_yMn_zO₂(NCM)、LiCoO₂备受关注和技术人员的研究，众所周知，高能量密度的正极材料，在充电过程中的热稳定性，是影响其应用的关键因素。

对于锂离子电池，其在滥用情况下，可能会发生内短路，内短路所带来的焦耳热累积，会引发大面积的负极、正极、电解质和隔膜等材料的放热反应，进而发生放热连锁反应，最终导致锂离子电池发生热失控问题。特别是，当正极采用热稳定性差的材料时，热失控发生的概率更大。为有效阻隔正极活性物质材料与铝箔(作为正极集流体)的接触，防止电池安全失效时铝热反应的发生，减少“自热反应”，是防止电池的热蔓延发生比较有效的方法之一。

需要说明的是，正极活性物质为锂原子插层的氧化物，在充电状态下，正极材料脱锂转变成氧化物，氧化物与铝金属在锂离子电池热失效产生的高热条件下，会发生氧化还原反应，铝表现出强还原性，由于铝的生成焓(-1645kJ/mol)极低，反应时在短时间内放出大量的热，会加剧锂离子电池的热失效效应。

人们一直在寻找改善方法，采用了比如在正极活性物质材料的表面包覆、元素掺杂等方法，但是，正极活性物质材料的表面包覆了热稳定性好的非活性材料，这样虽然在一定程度上改善了材料的热稳定性，但会降低材料的能量密度；同时，正极活性物质材料表面包覆非活性材料，依然无法有效阻隔正极活性物质材料与铝箔之间的接触。

因此，目前急需开发一种技术，其能够有效阻隔正极活性物质材料与铝箔(作为正极集流体)之间的接触，防止聚合物电池安全失效时铝热反应的发生，避免电池的放热连锁反应，提升聚合物电池的安全性。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供高安全聚合物电池正极片及聚合物电池和电池制备方法。

为此，本发明提供了一种固态电解质涂层保护的高安全聚合物电池正极片，包括铝箔和双层涂布层；

铝箔，作为正极集流体，其外表面涂布有双层涂布层；

其中，双层涂布层包括涂布在铝箔上的复合固态电解质涂层以及涂布在复合固态电解质涂层上的正极活性物质材料涂层；

复合固态电解质涂层，包括第一导电剂和复合固态电解质；

在复合固态电解质涂层中，第一导电剂包括炭黑、碳纳米管和石墨烯中的至少一种；

在复合固态电解质涂层中，复合固态电解质材料的成分，是包括第一氧化物固态电解质和第一聚合物固态电解质在内的复合固态电解质；

其中，第一氧化物固态电解质，包括LLZO、LATP和LAGP中的至少一种，LLZO、LATP和LAG是氧化物固态电解质；

其中，第一聚合物固态电解质包括第一聚合物和第一锂盐，其中，第一聚合物具体包括PEO、PMMA、PVDF、PAN和PPC中的至少一种；