[发明专利]一种电极极片及其制备方法以及构成的二次电池

说明书

本发明公开了一种电极极片及其制备方法以及构成的二次电池，其中，一种电极极片，包括集流体和正极材料；所述正极材料负载在集流体上，包括含锂的有机正极原料和无机正极原料。所述有机正极原料为共轭磺酸锂及其衍生物。本发明通过采用有机正极原料与无机正极原料同时作为正极极片的活性成分，达到实现高能量密度的同时，保证循环稳定性，显著改善采用该正极极片制备得到的电池的安全性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，具体涉及一种电极极片及其制备方法以及构成的二次电池。

背景技术

锂离子电池相对于铅蓄电池、镍氢电池等传统的二次电池，具有高的能量密度、宽电压窗口和长的使用寿命等优势，被广泛应用于高价值的消费电子领域和动力电池领域。然而，锂资源的全球储量有限，锂元素在地壳中的含量仅为0.0065％，随着新能源汽车的发展对电池的需求大幅上升，资源端的瓶颈逐渐显现，成本较高限制了锂离子电池的大规模应用。因此，需要尝试寻找更加合适的材料体系。

目前，锂离子电池的正极有钴酸锂、磷酸铁锂、三元材料、四元材料、无钴正极材料等无机正极材料；也有采用有机正极的原料作为有机正极材料，例如：导电有机高分子正极材料、有机硫化物正极材料和含氧共轭有机物正极材料等。与常规的无机正极相比，有机正极的原料(C,H,O,S等) 来源于成熟的工业体系，其具有成本较低，且种类繁多、稳定性较好等优势，成为电池材料领域新的研究发展方向之一。而且，有机正极的氧化还原电位和比容量可以通过分子式的结构设计进行调整，通过具有氧化还原的活性官能团进行可逆地存储与释放金属离子，具有广阔的市场前景。

根据基本的化学定律：能量密度＝电压×容量，高电压和高容量是锂电池永恒的需求，但现有公开的有机正极材料并不能满足能量密度需求。例如：常规有机正极材料在反应过程中需要大量电解液，导电性一般较差，需要掺杂大量的导电剂，从而导致能量密度偏低，不能满足需求。而高能量密度也同时带来了高的安全风险；例如使用基于钴酸锂电池(LiCoO₂)、磷酸铁锂电池(LiFePO₄)、锂离子氧化锰电池(LiMn₂O₄、Li₂MnO₃或LMO) 和锂镍锰钴氧化物电池(LiNiMnCoO₂或NMC)等，这些电池虽然在能量密度上相比有机正极材料而言更高，能够满足高能量密度的需求，但如果不使用特殊隔膜、箔材体系，则很难过针刺实验，存在安全风险。

且动力电池爆燃、热失控的新闻层出不穷，因此，如何能在达到能量密度需求的前提下同时改善动力电池的安全性成为一个重要的研究方向。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于，克服现有技术中满足能量密度需求的电池存在安全性不足的缺陷，从而提供能够既具有较高能量密度，同时也能保证安全性能的一种电极极片及其制备方法以及构成的二次电池。

一种电极极片，包括集流体和正极材料；

所述正极材料负载在集流体上，其包括含锂的有机正极原料和无机正极原料。

所述有机正极原料为共轭磺酸锂及其衍生物；

所述无机正极原料为磷酸铁锂、镍钴锰酸锂、镍锰酸锂、锰酸锂、钴酸锂材料中的至少一种。

所述正极材料采用含锂的有机正极原料和无机正极原料进行共混后制备的混合料制备得到；所述正极材料中有机正极原料的质量占比为5％-90％，优选为20-80％，更优选为40-60％。

所述正极材料中还包括与混合料混合的粘结剂和导电剂；所述无机正极原料、有机正极原料、粘结剂和导电剂的质量为(2-87)：(5-90)：(2-6)： (2-6)。