一种锂离子软包电池正极浆料、其制备方法及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于裡离子电池技术领域，涉及一种裡离子电池的设计，特别涉及一种裡 离子软包电池正极浆料、其制备方法及其应用。
【背景技术】
[0002] 裡离子动力电池因其容量大、能量密度高越来越多的应用到电动汽车、大型储能 设备。然而，由于其能量密度高，安全性能也同时存在巨大的隐患，尤其是近年来关于裡离 子动力电池引发的火灾甚至爆炸的报道己屡见不鲜，裡离子电池的安全问题引起人们普遍 的关注，同时安全问题也是制约裡离子电池向大型化、高能化方向发展的瓶颈。因而，裡离 子电池的安全性能对其应用和推广至关重要。
[0003] 目前，采用高安全性的涂层隔膜可W从一定程度上提高动力电池的安全性能，但 对于能量密度较高的动力电池，仅仅采用涂层隔膜已不能满足安全性能的要求，研发不可 燃的电解液体系，也是解决裡离子电池安全问题的有效途径，通过采用高闪电的溶剂或加 入阻燃添加剂使易燃的有机电解液变成难燃或不可燃的电解液，从而起到阻燃作用，电池 的安全性能大幅提升。然而，采用阻燃电解液对电池电化学性能有较大的负面影响，电池 的性能将大幅度的下降，该也是阻燃电解液一直得不到推广的根本原因。本发明提供了一 种提高裡离子动力电池有效并且极易推广应用的方法，通过在裡离子软包电池正极浆料的 制备过程中加入一种具有电流阻断功能的PTC热敏材料W，同时采用耐热性优良的涂层隔 膜，利用热敏材料及涂层隔膜的协同作用，有效的提高了动力电池的安全性能。采用该方法 制备的软包裡离子动力电池，有效低避免了里裡动力电池热失控的发生，大大提高了动力 电池的安全性能，尤其适用于软包裡离子动力电池。
【发明内容】
[0004] 本发明提供一种裡离子软包电池正极浆料，采用该正极浆料制得的软包裡离子动 力电池，有效低避免了里裡动力电池热失控的发生，大大提高了动力电池的安全性能。
[0005] 本发明还提供一种所述的裡离子软包电池正极浆料的制备方法。
[0006] 本发明还提供一种由所述的裡离子软包电池正极浆料涂布制得的正极极片。
[0007] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0008] -种裡离子软包电池正极浆料，该正极浆料包括正极原材料和溶剂，所述正极原 材料包括正极活性物质、粘结剂和导电剂；所述溶剂包括极性溶剂和非极性溶剂，W正极浆 料中正极原材料总质量为100%计，该正极浆料中还含有质量分数为6~8%的具有电流阻 断功能的PTC热敏材料。所述的PTC热敏材料，也称为PTC热敏电阻材料，是由半导体陶瓷 材料组成，利用的原理是温度引起电阻变化，该热敏材料WBaTi〇3或SrTi〇3或化Ti〇3为主 要成分，同时惨入微量的Nb、Ta、Bi、Sb、Y、La等氧化物进行原子价控制而使之成为半导体， 同时还添加增大其正电阻温度系数的Mn、Fe、化、化的氧化物。本发明采用的PTC热敏材 料为常规材料，购自厂商。PTC热敏材料加入量过多会影响正极活性物质的含量，从而影响 电池的容量和能量密度，加入量过少，PTC热敏材料的电流阻断作用不显著，安全性提升作 用不明显；因此控制在质量分数为6~8%是比较合适的范围。本发明利用的是PTC热敏 材料的电流阻断功能，因此PTC热敏材料均适用本发明。进一步的，所述的PTC热敏材料选 自铁酸顿系PTC热敏陶瓷材料中的一种或任意两种W上的组合。
[0009] 一种所述的裡离子软包电池正极浆料的制备方法，该方法是在正极浆料的制备过 程中加入PTC热敏材料，使其与正极活性物质、导电剂、粘结剂充分混合均匀。
[0010] 一种由所述的裡离子软包电池正极浆料涂布制得的正极极片。图1为采用PTC热 敏材料的电池正极极片结构示意图。
[0011] 一种由所述的正极极片制得的裡离子软包电池。
[0012] 作为优选，该裡离子软包电池的隔膜采用耐热性能优良的涂层隔膜，所述的涂层 隔膜为聚帰姪材料与陶瓷材料的复合体，聚帰姪材料选自聚丙帰、聚己帰W及聚丙帰和聚 己帰两者的共聚物，陶瓷材料为H氧化二铅、二氧化娃或两者的混合物。图2为采用涂层隔 膜的电池结构示意图。隔膜采用耐热性能优良的涂层隔膜，采用该方法制备的软包裡离子 动力电池可W有效的避免热失控产生，具有优良的安全性能。本发明涂层隔膜的结构与现 有涂层隔膜基本一致，本发明中采用的涂层隔膜与PTC热敏材料产生了协同作用，从而对 电池的安全性提升效果明显。
[0013] 一种所述的裡离子软包电池正极浆料在提高软包裡离子动力电池安全性能方面 的应用。
[0014] 一种提高软包裡离子动力电池安全性能的有效方法，具体包括通过在裡离子软包 电池正极浆料的制备过程中加入一种具有电流阻断功能PTC热敏材料W及采用耐热性优 良的涂层隔隔膜。
[0015] 本发明的有益效果是：在正极浆料的制备过程中加入PTC热敏材料，使其与正极 活性物质、导电剂、粘结剂充分混合均匀，浆料通过涂布制成正极极片，制作工艺简单，容易 实施，无需对现有工艺进行调整；裡离子软包电池组装采用耐热性优良的涂层隔膜，相比普 通聚帰姪隔膜，涂层隔膜具有优良的热稳定性。当电池内部温度达到13(TC，正极极片内的 PTC材料迅速膨胀，内阻迅速增大，导致电池极片阻抗迅速增大，从而起到电流阻断的的作 用；同时，热稳定性优良的涂层隔膜可W有效抑制隔膜的收缩，避免正负极片直接接触引起 短路导致热失控。该方法制备的软包裡离子动力电池，正极PTC热敏材料与涂层隔膜的协 同作用，有效避免电池的热失控产生，因而具有优良的安全性能。
【附图说明】
[0016] 图1为采用PTC热敏材料的电池正极极片结构示意图；
[0017] 图2为采用涂层隔膜的电池结构示意图。
【具体实施方式】
[0018] 下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。应当理解，本发 明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落 入本发明保护范围。
[0019] 在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所采用的设备和原料等 均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常 规方法。
[0020] W下各实施例中电池的制备方法为常规技术，在此并不累述。
[0021]PTC热敏材料（实施例中简称为PTC粉体），为铁酸顿系PTC热敏陶瓷材料，购买 自日本H菱化学株式会社。W下各实施例采用的原材料均直接购于原材料厂商。
[0022] 实施例1
[002引原材料；PVDF(聚四氣己帰），SP(超导碳黑）、NMP(N-甲基化咯焼丽）、PTC(热敏 材料）、NCMH元正极材料、负极材料人造石墨、SBR(下苯橡胶）、CMC(駿甲基纤维素轴）W 及去离子水、涂层隔膜（涂层隔膜采用PE基材，A12化涂层）、电解液。
[0024] 正极浆料制备；首先将236评VDF溶于3135g的NMP有机溶剂中，揽拌数2~4小 时，制备成固含量为7%的胶液，再将导电剂SP加入胶液中揽拌1小时，随即加入758g(质 量分数为8% )的PTC粉体揽拌半小时后再加入正极8242gNCM，持续高速揽拌2小时，加入 1735gNMP溶剂调节固含量至60%，粘度至lOOOOmPa，s