[发明专利]一种锂离子电池的正极及由其组成的电池

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，更具体地，涉及一种锂离子电池的正极及由其组成的电池。

背景技术

锂离子电池因其具有体积能量比和重量能量比高、电压高、自放电率低、无记忆效应、循环寿命长等优点被广泛应用于各个领域。但其安全性，制约了锂电的进一步发展：①能量密度很高，如果发生热失控反应，放出的热量容易导致不安全行为发生；②锂离子电池由于采用有机电解质体系，有机溶剂是碳氢化合物，易发生热分解，并且溶剂易燃，热失控时容易引起电池着火，甚至燃烧、爆炸；③过充电反应会使正极材料结构发生变化而使材料具有很强的氧化作用，使电解液中溶剂发生强烈氧化，并且这种作用是不可逆的，反应引发的热量如果积累会存在引发热失控的危险。

提高锂电池安全性常采用安全电解液、开发稳定性好的正负极活性物质、使用具备耐高温能力的隔膜、改变电池结构以及使用热敏材料等手段，虽在一定程度上提升了电池的安全性，但未能完全解决锂离子电池的安全问题。

锂离子电池发生内短路时，瞬间电流大，能在短路处瞬间升温至几百度，剧烈的温升导致电池内部有机电解液以及活性物质发生一系列热化学反应，最终导致电池燃烧或爆炸。电池中的PTC垫圈、安全气阀或在极片上涂覆PTC材料等都具有滞后性，内短路时可能未及时发挥作用。

新式隔膜大多在原PP或PE隔膜表面涂覆聚合物或金属氧化物，以提高隔膜的耐温能力，隔膜改性后耐温得到一定程度的提升，但可承受温度仍然偏低，无法应付电池内短路时的瞬间温升。无纺布隔膜以及一些新材料隔膜其耐高温能力较以上两种隔膜有所提升，但强度不足。

安全电解液是在原电解液的基础上通过添加阻燃添加剂以达到提升电池安全性的目的。目前研究的添加剂种类较多，添加剂的加入能在一定的程度上降低电解液的燃烧性但普遍存在影响电池性能的缺点。更安全、性能更好的正极材料一直都是研究的热点，现已有多种正极材料运用于工业化生产中，但每种正极材料的性能各异，目前还没出现安全性、容量等各方面性能都比较优异的正极材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂离子电池的正极，所述正极能够有效克服现有技术的不足，提升电池在针刺、冲击等不良情况下的安全性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种锂离子电池的正极，正极中含有正极活性物质和与所述正极活性物质混杂的氢氧化铝；所述氢氧化铝的用量为正极活性物质的质量的0.1%~200%。

本发明通过向正极中添加氢氧化铝，由此提高电池的安全性能。氢氧化铝能在电池内部升温时吸热，降低温升；同时能释放出水，稀释电池内可燃气体。

优选地，所述氢氧化铝的用量为正极活性物质的质量的0.1%~100%。

优选地，所述氢氧化铝的粒径小于50um，更优选为小于10um，更进一步优选为小于5um。

优选地，所述氢氧化铝每克中含有铝元素0.30~0.35克。

优选地，所述活性物质为钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂、磷酸钒锂、磷酸锰锂、镍钴锰锂氧化物、镍钴铝锂氧化物中的一种或多种的组合，更优选为镍钴锰锂氧化物。

其中所述镍钴锰锂氧化物为LiNi_xCo_yMn_zO_2-a，0≤x≤1.1，0 ≤y≤1.1，0≤z≤1.1，0 ≤x+y+z≤ 1.1，-0.2≤a≤0.2；优选为LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂。

所述镍钴铝锂氧化物为LiNi_xCo_yAl_zO_2-a，0 ≤x≤ 1.1，0 ≤y≤ 1.1，0 ≤z ≤1.1，0 ≤x+y+z≤ 1.1，-0.2≤a≤0.2。

优选地，所述正极活性物质为掺杂或不掺杂其他化学元素，总掺杂元素的摩尔含量是锂元素摩尔含量的10%以下。

优选地，所述正极活性物质的表面涂覆或者不涂覆有其他化学物质，所述其他化学物质为三氧化二铝、二氧化硅、氧化锌、二氧化钛；所述其他化学物质的质量小于所述正极活性物质的质量的10%。

上述锂离子电池的正极可采用以下方法制备：

S1. 将正极活性材料、氢氧化铝、导电剂与粘结剂，按照一定的配比制备成正极浆料；

S2. 将正极浆料涂覆在铝箔或铝合金箔表面，通过辊压、裁剪后制备成锂离子电池正极。