[发明专利]电极添加剂及其制备方法、正极片

说明书

本申请属于电池技术领域，尤其涉及一种电极添加剂及其制备方法，以及一种正极片。其中，电极添加剂的制备方法，包括步骤：将钛源、铝源、磷酸根、锂源、酸性络合剂、碱液和醇类溶剂混合形成溶胶后，干燥得到磷酸钛铝锂前驱体；在惰性气氛下对所述磷酸钛铝锂前驱体进行第一次烧结处理后，在含有氧气的混合气氛下进行第二次烧结处理，得到电极添加剂；所述电极添加剂包括多孔的磷酸钛铝锂内核、填充在所述磷酸钛铝锂内核孔隙中的碳材料，以及包覆在所述磷酸钛铝锂内核外表面的碳壳层。本申请电极添加剂的制备方法，在生成磷酸钛铝锂的同时原位生成碳材料填充和包覆层，工艺简便，效率高，适用于工业化大规模生产和应用。

技术领域

本申请属于电池技术领域，尤其涉及一种电极添加剂及其制备方法，以及一种正极片。

背景技术

锂离子电池作为绿色环保新能源，具有可靠性好，安全性高，体积小，重量轻等优点，目前已经被广泛的应用于数码类产品、电动汽车、军工产品等领域。随着各行各业对新能源应用的需求和重视，对锂离子电池的使用寿命、安全性和低成本要求也越来越高，目前锂离子电池也向着高寿命、高安全、高倍率和低成本的方向发展。目前，由于商用锂离子电池正极材料自身离子电导率较低，在大倍率充放电过程中，其电极涂层上下极易出现较大极化，电极材料得不到充分利用，从而导致在实际应用过程中正极材料的理论容量得不到发挥，其电化学性能也较差。同时，电解液难以渗透进入电极涂层内部提高离子传输；特别是在低温环境下，电解液流动性减弱、电导率急剧降低，更加阻碍了电极涂层内部的离子传输效率。

磷酸钛铝锂(LATP)，具有良好的离子电导率、低电子电导率、良好化学相容性和稳定的电化学性能，目前广泛应用于固态电解质。但应用于锂离子电池正极的快离子导体添加剂，仍存在电子电导率较低的问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种电极添加剂及其制备方法，以及一种正极片，旨在一定程度上解决现有锂离子电池正极电导率低，影响电池循环性能和倍率性能的问题。

为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：

第一方面，本申请提供一种电极添加剂的制备方法，包括以下步骤：

将钛源、铝源、磷酸根、锂源、酸性络合剂、碱液和醇类溶剂混合形成溶胶后，干燥得到磷酸钛铝锂前驱体；

在惰性气氛下对所述磷酸钛铝锂前驱体进行第一次烧结处理后，在含有氧气的混合气氛下进行第二次烧结处理，得到电极添加剂；所述电极添加剂包括多孔的磷酸钛铝锂内核、填充在所述磷酸钛铝锂内核孔隙中的碳材料，以及包覆在所述磷酸钛铝锂内核外表面的碳壳层。

第二方面，本申请提供一种电极添加剂，所述电极添加剂包括多孔的磷酸钛铝锂内核、填充在所述磷酸钛铝锂内核孔隙中的碳材料，以及包覆在所述磷酸钛铝锂内核外表面的碳壳层。

第三方面，本申请提供一种正极片，所述正极片中包含有质量百分含量为0.1％～20％的上述电极添加剂。

本申请第一方面提供的电极添加剂的制备方法，在生成磷酸钛铝锂的同时原位生成碳材料填充和包覆层，工艺简便，效率高，适用于工业化大规模生产和应用。制备的电极添加剂，磷酸钛铝锂内核，具有高离子电导率，且多孔结构可以增大接触比表面积，增多活性位点，缩短传输路径；内核中填充的碳材料和碳包覆壳层具有优异的电子传输效率，通过对内核的填充和包覆，在保证添加剂高离子电导率的同时显著提高了电子电导率，使其成为离子/电子双快导体添加剂。应用到电极中后，可在电极涂层内部构筑离子/电子固相双传输通道，减小阻抗，增大离子/电子传输速率，从而提升倍率性能和快充能力。同时减少有机电解液注液量，从而增强电池安全性，改善锂离子电池正极电极的电化学性能，提升其大倍率循环性能。另外，本申请具有离子/电子固相传输通道的电极添加剂，在电极层内构筑的固相传输通道几乎不受温度变化的影响，可以保证电极层内的离子/电子传输不受温度影响，从而改善电池的温度适应性，抑制高/低温环境下的容量衰减。