添加劑的應(yīng)用、電極漿料、添加劑漿料、鋰離子電池正極或負極及其制備方法和鋰離子電池技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種添加劑的應(yīng)用、電極漿料、添加劑漿料、鋰離子電池正極或負極及其制備方法和鋰離子電池。其中，具體公開了添加劑在制備鋰離子電池正極和/或負極中的應(yīng)用，所述添加劑為M(PO4)a(HPO4)b·cH2O，其中，M為IIA族金屬元素、IB族金屬元素、IIB族金屬元素、IIIB族金屬元素、IVB族金屬元素、VIB族金屬元素、VIIB族金屬元素、VIII族金屬元素和VA族金屬元素中的至少一種元素，a≥0，b≥0，且a，b不同時為0，c>0。將本發(fā)明專利技術(shù)所述的添加劑用于制備鋰離子電池正極和/或負極，能夠明顯提高由此制備得到的鋰離子電池的安全性。

Application of additive, electrode slurry, additive slurry, positive or negative electrode of lithium ion battery, preparation method thereof and lithium ion battery

The invention relates to the technical field of a lithium ion battery, and discloses an application of an additive, an electrode slurry, an additive slurry, a positive electrode or a negative electrode of a lithium ion battery, a preparation method thereof and a lithium ion battery. Among them, in particular discloses additives in the preparation and application of lithium ion battery anode and / or anode, the additive is M (PO4) a (HPO4) B cH2O, wherein M is at least one element IIA metal and IB metal elements, IIB metal and IIIB metal elements IVB, metal elements, VIB metal elements, VIIB metal elements, VIII metal and VA metal elements, a = 0, B = 0, and a, B and c> were 0, 0. The additive of the invention can be used for preparing the positive pole and / or negative electrode of the lithium ion battery, which can obviously improve the safety of the lithium ion battery prepared by the method.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及鋰離子電池
，具體地，涉及一種添加劑在制備鋰離子電池正極和/或負極中的應(yīng)用、一種鋰離子電池電極漿料、一種添加劑漿料、一種鋰離子電池正極或負極及其制備方法和一種鋰離子電池。
技術(shù)介紹
鋰離子電池是新一代的綠色高能電池，具有電壓高、能量密度大、壽命長、自放電小、無記憶效應(yīng)、工作溫度范圍寬等眾多優(yōu)點，在小型移動能源領(lǐng)域(例如手機、數(shù)碼相機等)、大型移動能源領(lǐng)域(例如插電式混合動力車、純電動車等)和固定能源領(lǐng)域(例如儲能電站、UPS等)，都有著廣泛的應(yīng)用前景。鋰離子電池電壓高也意味著在荷電狀態(tài)下，電池的正、負極具有較大的電勢差，也就意味著負極還原性更強，正極氧化性更強，熱穩(wěn)定性更差。特別是對于采用鈷酸鋰、鋰鎳鈷鋁氧、鋰鎳鈷錳氧等高電壓正極材料的電池而言，在過充、針刺、擠壓等濫用情況下常常會因為熱失控引起起火甚至爆炸，存在著嚴重的安全隱患。除此之外，與采用不可燃且具有阻燃作用的水做電解液溶劑的傳統(tǒng)的鉛酸、堿性電池相比，商用鋰離子電池通常采用可燃的碳酸酯類有機溶劑做電解液溶劑，或凝膠類聚合物做電解質(zhì)，在濫用條件下，會進一步擴大安全事故的后果。現(xiàn)有的鋰離子電池的安全隱患阻礙了對鋰離子電池的大規(guī)模應(yīng)用，因此，研發(fā)一種安全性大幅提高的鋰離子電池，具有重要的現(xiàn)實意義。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中鋰離子電池安全性低、存在嚴重安全隱患的缺陷，提供一種添加劑在制備鋰離子電池正極和/或負極中的應(yīng)用、一種鋰離子電池電極漿料、一種添加劑漿料、一種鋰離子電池正極或負極及其制備方法和一種鋰離子電池。為了實現(xiàn)上述目的，第一方面，本專利技術(shù)提供了一種添加劑在制備鋰離子電池正極和/或負極中的應(yīng)用，所述添加劑為M(PO4)a(HPO4)b·cH2O，其中，M為IIA族金屬元素、IB族金屬元素、IIB族金屬元素、IIIB族金屬元素、IVB族金屬元素、VIB族金屬元素、VIIB族金屬元素、VIII族金屬元素和VA族金屬元素中的至少一種元素，a≥0，b≥0，且a，b不同時為0，c>0。第二方面，本專利技術(shù)提供了一種鋰離子電池電極漿料，所述電極漿料包括活性物質(zhì)、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、添加劑、溶劑和任選的增稠劑，以所述活性物質(zhì)的重量為基準，所述添加劑的含量為0.05-30重量％；所述添加劑為M(PO4)a(HPO4)b·cH2O，其中，M為IIA族金屬元素、IB族金屬元素、IIB族金屬元素、IIIB族金屬元素、IVB族金屬元素、VIB族金屬元素、VIIB族金屬元素、VIII族金屬元素和VA族金屬元素中的至少一種元素，a≥0，b≥0，且a，b不同時為0，c>0。第三方面，本專利技術(shù)提供了一種添加劑漿料，所述添加劑漿料包括粘結(jié)劑、添加劑、溶劑和任選的導(dǎo)電劑，以所述添加劑的重量為基準，所述粘結(jié)劑以干基計的含量為0.5-12重量％，所述溶劑的含量為90-420重量％，所述導(dǎo)電劑的含量為0-12重量％；所述添加劑為M(PO4)a(HPO4)b·cH2O，其中，M為IIA族金屬元素、IB族金屬元素、IIB族金屬元素、IIIB族金屬元素、IVB族金屬元素、VIB族金屬元素、VIIB族金屬元素、VIII族金屬元素和VA族金屬元素中的至少一種元素，a≥0，b≥0，且a，b不同時為0，c>0。第四方面，本專利技術(shù)提供了一種鋰離子電池正極或負極，所述鋰離子電池正極或負極包括集流體及位于集流體上的電極敷料，所述電極敷料含有活性物質(zhì)、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、添加劑和任選的增稠劑，所述添加劑為M(PO4)a(HPO4)b·cH2O，其中，M為IIA族金屬元素、IB族金屬元素、IIB族金屬元素、IIIB族金屬元素、IVB族金屬元素、VIB族金屬元素、VIIB族金屬元素、VIII族金屬元素和VA族金屬元素中的至少一種元素，a≥0，b≥0，且a，b不同時為0，c>0。第五方面，本專利技術(shù)提供了一種制備鋰離子電池正極或負極的方法，所述方法包括：將本專利技術(shù)所述的鋰離子電池電極漿料涂覆在集流體上，烘干；或者(1)將本專利技術(shù)所述的添加劑漿料涂覆在集流體上，烘干，得到添加劑涂覆的集流體；(2)配制活性物質(zhì)漿料，所述活性物質(zhì)漿料包括活性物質(zhì)、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、溶劑和任選的增稠劑，然后將所述活性物質(zhì)漿料涂覆在步驟(1)得到的添加劑涂覆的集流體上，烘干；或者(1)配制活性物質(zhì)漿料，所述活性物質(zhì)漿料包括活性物質(zhì)、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、溶劑和任選的增稠劑，然后將所述活性物質(zhì)漿料涂覆在集流體上，烘干，得到電極極片；(2)將本專利技術(shù)所述的添加劑漿料涂覆在步驟(1)得到的電極極片上，烘干。第六方面，本專利技術(shù)提供了本專利技術(shù)上述的方法制備得到的鋰離子電池正極或負極。第七方面，本專利技術(shù)提供了一種鋰離子電池，所述鋰離子電池包括電池殼體以及位于電池殼體內(nèi)部的電芯組件和電解液，所述電芯組件包括正極、負極和隔膜，且所述正極為本專利技術(shù)所述的鋰離子電池正極，和/或所述負極為本專利技術(shù)所述的鋰離子電池負極。本專利技術(shù)的專利技術(shù)人在研究中創(chuàng)造性發(fā)現(xiàn)，將本專利技術(shù)所述的添加劑用于制備鋰離子電池正極和/或負極，能夠明顯提高由此制備得到的鋰離子電池的安全性，且?guī)缀鯇︿囯x子電池的導(dǎo)電性能和循環(huán)性能等無不良影響。其中，本專利技術(shù)的添加劑中必須含有結(jié)晶水時才能提高鋰離子電池的安全性能，推測其原因可能是，在濫用條件下，電池中所含添加劑通過吸熱分解放出結(jié)晶水的方式吸收電池產(chǎn)生的熱量，避免了電池的熱失控，從而提升了電池的安全性。本專利技術(shù)的其它特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。具體實施方式以下對本專利技術(shù)的具體實施方式進行詳細說明。應(yīng)當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本專利技術(shù)，并不用于限制本專利技術(shù)。在本文中所披露的范圍的端點和任何值都不限于該精確的范圍或值，這些范圍或值應(yīng)當理解為包含接近這些范圍或值的值。對于數(shù)值范圍來說，各個范圍的端點值之間、各個范圍的端點值和單獨的點值之間，以及單獨的點值之間可以彼此組合而得到一個或多個新的數(shù)值范圍，這些數(shù)值范圍應(yīng)被視為在本文中具體公開。第一方面，本專利技術(shù)提供了一種添加劑在制備鋰離子電池正極和/或負極中的應(yīng)用，所述添加劑為M(PO4)a(HPO4)b·cH2O，其中，M為IIA族金屬元素、IB族金屬元素、IIB族金屬元素、IIIB族金屬元素、IVB族金屬元素、VIB族金屬元素、VIIB族金屬元素、VIII族金屬元素和VA族金屬元素中的至少一種元素，a≥0，b≥0，且a，b不同時為0，c>0。其中，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，M(PO4)a(HPO4)b·cH2O中，a、b的選擇符合相應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)計量比原則。本專利技術(shù)的應(yīng)用中，優(yōu)選情況下，添加劑中，所述IIA族金屬元素為Mg，所述IB族金屬元素為Cu，所述IIB族金屬元素為Zn，所述IIIB族金屬元素為Y、Sc、La、Ce、Nd、Sm、Gd和Er中的至少一種，所述IVB族金屬元素為Ti和/或Zr，所述VIB族金屬元素為Cr，所述VIIB族金屬元素為Mn，所述VIII族金屬元素為Fe、Co和Ni中的至少一種，所述VA族金屬元素為Bi。本專利技術(shù)的應(yīng)用中，添加劑可以為前述各種磷酸鹽中一種或多種，可以是晶態(tài)，也可以是非晶態(tài)。為了進一步提高制備得到的鋰離子電池的安全性，優(yōu)選地，所述添加劑為水合正磷酸鉻(CrPO4·7/2H2O)、八水合正磷酸亞鈷本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種添加劑在制備鋰離子電池正極和/或負極中的應(yīng)用，其特征在于，所述添加劑為M(PO4)a(HPO4)b·cH2O，其中，M為IIA族金屬元素、IB族金屬元素、IIB族金屬元素、IIIB族金屬元素、IVB族金屬元素、VIB族金屬元素、VIIB族金屬元素、VIII族金屬元素和VA族金屬元素中的至少一種元素，a≥0，b≥0，且a，b不同時為0，c>0。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種添加劑在制備鋰離子電池正極和/或負極中的應(yīng)用，其特征在于，所述添加劑為M(PO4)a(HPO4)b·cH2O，其中，M為IIA族金屬元素、IB族金屬元素、IIB族金屬元素、IIIB族金屬元素、IVB族金屬元素、VIB族金屬元素、VIIB族金屬元素、VIII族金屬元素和VA族金屬元素中的至少一種元素，a≥0，b≥0，且a，b不同時為0，c>0。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其中，添加劑中，所述IIA族金屬元素為Mg，所述IB族金屬元素為Cu，所述IIB族金屬元素為Zn，所述IIIB族金屬元素為Y、Sc、La、Ce、Nd、Sm、Gd和Er中的至少一種，所述IVB族金屬元素為Ti和/或Zr，所述VIB族金屬元素為Cr，所述VIIB族金屬元素為Mn，所述VIII族金屬元素為Fe、Co和Ni中的至少一種，所述VA族金屬元素為Bi；優(yōu)選地，所述添加劑為CrPO4·7/2H2O、Co(PO4)2/3·8/3H2O和Mg(PO4)0.6(HPO4)0.1·3/2H2O中的至少一種。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)用，其中，在正極或負極中，以電極敷料的干重為基準，所述添加劑的含量為0.05-22重量％，優(yōu)選為3-15重量％，進一步優(yōu)選為5.5-10.5重量％。4.一種鋰離子電池電極漿料，其特征在于，所述電極漿料包括活性物質(zhì)、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、添加劑、溶劑和任選的增稠劑，以所述活性物質(zhì)的重量為基準，所述添加劑的含量為0.05-30重量％，優(yōu)選為2-19重量％，進一步優(yōu)選為6-13重量％；所述添加劑為M(PO4)a(HPO4)b·cH2O，其中，M為IIA族金屬元素、IB族金屬元素、IIB族金屬元素、IIIB族金屬元素、IVB族金屬元素、VIB族金屬元素、VIIB族金屬元素、VIII族金屬元素和VA族金屬元素中的至少一種元素，a≥0，b≥0，且a，b不同時為0，c>0；優(yōu)選地，以所述活性物質(zhì)的重量為基準，所述粘結(jié)劑以干基計的含量為0.5-5.5重量％，所述導(dǎo)電劑的含量為0.5-5.5重量％，所述溶劑的含量為50-220重量％，所述增稠劑的含量為0-3重量％；優(yōu)選地，添加劑中，所述IIA族金屬元素為Mg，所述IB族金屬元素為Cu，所述IIB族金屬元素為Zn，所述IIIB族金屬元素為Y、Sc、La、Ce、Nd、Sm、Gd和Er中的至少一種，所述IVB族金屬元素為Ti和/或Zr，所述VIB族金屬元素為Cr，所述VIIB族金屬元素為Mn，所述VIII族金屬元素為Fe、Co和Ni中的至少一種，所述VA族金屬元素為Bi；進一步優(yōu)選地，所述添加劑為CrPO4·7/2H2O、Co(PO4)2/3·8/3H2O和Mg(PO4)0.6(HPO4)0.1·3/2H2O中的至少一種；優(yōu)選地，所述活性物質(zhì)為正極活性物質(zhì)或負極活性物質(zhì)，所述正極活性物質(zhì)為鈷酸鋰、鋰鎳氧、鋰鎳鈷氧、鋰鎳鈷鋁氧、鋰鎳鈷錳氧、鋰鎳錳氧、錳酸鋰、釩酸鋰、磷酸鐵鋰、磷酸錳鋰、磷酸錳鐵鋰、磷酸錳鐵鎳鋰、磷酸錳鐵鈷鋰、磷酸錳鐵鎳鈷鋰、磷酸釩鋰和硅酸鐵鋰中的至少一種，所述負極活性物質(zhì)為石墨、鈦酸鋰、硅、硬碳、錫和氧化錫中的至少一種；優(yōu)選地，所述粘結(jié)劑為聚丙烯酰胺、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡膠、纖維素基聚合物、聚乙烯醇、聚烯烴、氟化橡膠和聚胺酯中的至少一種；優(yōu)選地，所述導(dǎo)電劑為科琴黑、乙炔黑、石墨烯、碳納米管、碳纖維、微晶石墨和導(dǎo)電碳黑中的至少一種；優(yōu)選地，所述溶劑為N-甲基吡咯烷酮、去離子水、四氫呋喃、二甲基亞砜、乙醇和異丙醇中的至少一種；所述增稠劑為羧甲基纖維素鈉、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇和聚乙烯醇中的至少一種。5.一種添加劑漿料，其特征在于，所述添加劑漿料包括粘結(jié)劑、添加劑、溶劑和任選的導(dǎo)電劑，以所述添加劑的重量為基準，所述粘結(jié)劑以干基計的含量為0.5-12重量％，所述溶劑的含量為90-420重量％，所述導(dǎo)電劑的含量為0-12重量％；所述添加劑為M(PO4)a(HPO4)b·cH2O，其中，M為IIA族金屬元素、IB族金屬元素、IIB族金屬元素、IIIB族金屬元素、IVB族金屬元素、VIB族金屬元素、VIIB族金屬元素、VIII族金屬元素和VA族金屬元素中的至少一種元素，a≥0，b≥0，且a，b不同時為0，...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：先雪峰，
申請(專利權(quán))人：先雪峰，
類型：發(fā)明
國別省市：廣東;44