[发明专利]一种具有热关闭和自愈功能的锂离子电池正极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种具有热关闭和自愈功能的锂离子电池正极材料的制备方法，属于锂离子电池技术领域。该锂离子电池正极材料包括活性材料基体及3取代基聚吡咯或3取代基聚噻吩包覆层。一方面，本发明提供的锂离子电池正极材料具有热关闭功能，当电池温度异常升高时，3取代基聚吡咯或3取代基聚噻吩发生热脱杂，由导电态转变为绝缘态，电池材料与周围颗粒间的电子传输被切断，电池材料失去活性，电池反应被关闭，避免电池发生热失控。另一方面，本发明提供的锂离子电池正极材料具有自愈功能；电池被关闭后，当电池温度恢复正常时，3取代基聚吡咯或3取代基聚噻吩发生电化学重掺杂，由绝缘态转变为导电态，电池材料活性得以恢复。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种具有热关闭和自愈功能的锂离子电池材料的制备方法。

背景技术

随着锂离子电池装车应用的增加，因动力电池引发的电动汽车着火，燃烧事故不时发生，引发了人们对于锂离子电池安全性的质疑。安全性问题己成为制约大容量锂离子电池在电动汽车、储能电站等新能源技术领域商业化应用的主要障碍。因此，防止锂离子电池出现热失控，提高锂离子电池安全性能是行业内迫切需要解决的问题。商用锂离子电池现有安全性技术包括外壳装有安全阀和热敏器件，然而这些外部器件对温度响应较慢，当电池副反应迅速发生时并不能起到很好的热关闭效果，且这些电化学惰性的外部器件会降低锂离子电池的能量密度。

在锂离子电池内部如正负极材料上建立一个热关闭开关，能够对锂离子电池温度异常升高做出及时热响应，关闭电池反应。CN109817867A专利公开了一种热敏隔膜，能够在锂离子电池温度异常时及时闭孔，防止电池过充时发生热失控。Baginska等将聚乙烯微球涂在负极片表面，电池温度异常时聚乙烯微球熔化覆盖负极片，阻碍正负极之间的离子传输，关闭电池反应。上述措施在锂离子电池内部建立了一种及时响应的热关闭开关，但这种关闭是永久性的，电池不能再使用(M.Baginska，B.J.Blaiszik，R.J.Merriman，eta1.Autonomic Shutdown of Lithium-Ion Batteries Using ThermoresponsiveMicrospheres[J].Adv.Energy Mater. 2012，2，583-590)。

CN106784778B专利通过溶剂蒸发法制备了一种表面包覆聚噻吩衍生物的热敏电极材料，感应锂离子电池内部异常温度变化，关闭电池反应。此方法是通过高温挥发溶剂，将聚噻吩衍生物简易无序地黏附在电极材料表面，很难在活性材料包覆一层均匀的包覆层，而且包覆层厚度不可控，容易造成关闭电池反应不彻底。有鉴于此，本发明提供的具有热关闭和自愈功能的锂离子正极电池材料的制备方法，是将带正电的 3取代基聚吡咯或3取代基聚噻吩分子通过静电吸引牢固的吸附在带负电的活性材料基体表面，并生长成均匀的包覆层，能够在锂离子电池温度异常时及时关闭电池。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种具有热关闭和自愈功能的锂离子电池正极材料的制备方法。一方面，本发明提供的锂离子电池正极材料具有热关闭功能；当电池温度异常升高时，3取代基聚吡咯或3取代基聚噻吩发生热脱杂，由导电态转变为绝缘态，电池材料与周围颗粒间的电子传输被切断，正极材料失去活性，电池反应被关闭，避免电池发生热失控。另一方面，本发明提供的锂离子电池正极材料具有自愈功能；电池被关闭后，当电池温度恢复正常时，3取代基聚吡咯或3取代基聚噻吩发生电化学重掺杂，由绝缘态转变为导电态，正极材料活性得以恢复。

为了达到以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

本发明提供一种具有热关闭和自愈功能的锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

步骤一，活性材料加入到含有阴离子表面活性剂的水溶液中，充分搅拌、过滤、干燥得到表面荷负电的活性材料基体A；

步骤二，将A加入到分散液中，充分搅拌得到溶液B；

步骤三，将3取代基聚吡咯或3取代基聚噻吩加入到在有机溶剂中，充分搅拌得到溶液C；