[发明专利]一种高能量大倍率锂电池正极添加剂及其制备方法和含有正极添加剂的正极片

说明书

本发明公开一种高能量大倍率锂电池正极添加剂及其制备方法和含有正极添加剂的正极片，以膨胀石墨为碳源原料，以碳酸锂为粉体，按质量比碳酸锂：膨胀石墨为1：1～1：10的比例混合，采用机械球磨法，制备得到碳纳米颗粒包覆的碳酸锂颗粒，粒径约20～100nm。以碳纳米包覆碳酸锂颗粒作为正极添加剂，按质量比，正极添加剂：导电剂：粘结剂为100：0.1：0.5～100：1.5：2的比例混合，制备得到正极片。该正极片组成的电池不仅具有安全的过充保护功能，且具有低内阻，对电池的循环功能没有负面影响。

技术领域

本发明涉及高能量大倍率充放电锂电池技术领域，具体涉及一种高能量大倍率锂电池正极添加剂及其制备方法和含有正极添加剂的正极片。

背景技术

锂离子二次电池具有工作电压高、比能量高、循环使用次数多、存储时间长等优点，不仅在便携式电子设备，例如移动电话、数码摄像头和手提电脑等设备中得到广泛应用，而且在电动汽车、电动自行车等交通工具中也有广泛应用，其中电动交通工具对锂离子二次电池的安全性能有更严苛要求。

通常用作电动交通工具驱动电源的锂离子二次电池采用的安全措施有：1，具有防爆用的安全阀；2，具备压力检测式的电流阻断装置，电流阻断装置在锂离子二次电池发生异常的内部快速产气时启动，通过阻断电流来防止锂离子二次电池热失控，避免导致安全事故。

为使电流阻断装置更灵敏地监控锂离子二次电池的健康状态，提高锂离子二次电池的耐过充性能，现有技术中通常在正极片中添加碳酸锂作为过充产气添加剂，碳酸锂在锂离子二次电池的工作电压达到一定程度时发生分解，产生二氧化碳从而启动电流阻断装置，保证锂离子二次电池的安全性。然而，由于非导电的碳酸锂的引入，导致正极片的内阻增加，从而影响电池的整体性能；并且，在一些特定条件下碳酸锂会参与一些副反应亦会影响电池的整体性能，如高温时正极活性物质释放的活性氧能够与碳酸锂发生副反应产生热量，产生的热量反过来加速电池整体的温度上升。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，尤其是在过充电得到保护基础上针对降低正极片阻抗、保证电池整体性能不受影响，本发明的目的在于提供一种正极添加剂及其正极片，所述正极添加剂采用小粒径碳酸锂颗粒以降低正极活性物质颗粒间的间隔，并以导电性能优异的纳米碳包覆碳酸锂颗粒。

本发明采用的技术方案为：一种高能量大倍率锂电池正极添加剂，所述的正极添加剂是碳颗粒部分或全部包覆的碳酸锂颗粒。

上述一种高能量大倍率锂电池正极添加剂，所述碳酸锂的粒径范围为20-100nm。

上述一种高能量大倍率锂电池正极添加剂，所述的碳颗粒是600目膨胀石墨。

上述一种高能量大倍率锂电池正极添加剂，按质量比，碳酸锂与膨胀石墨为1：1～1：10。

上述的任一项所述一种高能量大倍率锂电池正极添加剂的制备方法，包括以下步骤：将碳酸锂与膨胀石墨混合，机械球磨8～10h，制备得到碳纳米颗粒包覆的碳酸锂颗粒。

一种高能量大倍率锂电池正极片，所述正极片为含有上述任一项所述的正极添加剂成分。

一种高能量大倍率锂电池正极片的制备方法，包括以下步骤：按质量比，上述任一项所述的正极添加剂：导电剂：粘结剂为100：0.1：0.5～100：1.5：2比例混合，搅拌下用N-甲基吡硌烷酮逐步稀释得正极浆料，该浆料经涂布、90～100℃烘干、辊压后得到目标正极片。

上述的一种高能量大倍率锂电池正极片的制备方法，正极添加剂的质量为所述正极活性材料的质量的0.1％～10％，正极活性材料为层状结构的锂金属氧化物、不含锂的金属氧化物、尖晶石结构的锂金属氧化物、锂金属磷酸盐、锂金属氟化硫酸盐、锂金属钒酸盐中的一种或几种。