一種三元鋰電池及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋰離子電池領(lǐng)域，尤其涉及一種三元鋰電池及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]三元鋰電池是指正極材料使用鋰鎳鈷錳三元正極材料的鋰電池。三元鋰電池的安全問(wèn)題是目前實(shí)際應(yīng)用的一大瓶頸，當(dāng)大倍率充放電時(shí)，電池內(nèi)部發(fā)生各種電化學(xué)反應(yīng)致使電池內(nèi)部溫度和氣壓持續(xù)升高從而導(dǎo)致電池極易熱失控，甚至引起電池的燃燒和爆炸。目前報(bào)道的方法是在電解液中加入各類阻燃劑，由于電解液會(huì)與負(fù)極接觸，并且大部分阻燃劑與負(fù)極的兼容性較差，因此這種加入方式會(huì)影響電池負(fù)極容量的發(fā)揮。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提高三元鋰電池安全性能的同時(shí)，做到不影響電池負(fù)極容量的發(fā)揮。
[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種三元鋰電池，包括一正極片、一負(fù)極片、一隔膜和電解液，所述正極片的成分包括LiNixCoyMni x y02、導(dǎo)電炭黑、PVDF和阻燃劑的質(zhì)量比為:85%-97%:1% -5%:1% -10%:2%-10%。
[0005]進(jìn)一步地，所述LiNixCoyMni x y02、導(dǎo)電炭黑、PVDF和阻燃劑的質(zhì)量比為:92%:1.5%:1.5%:5%0
[0006]進(jìn)一步地，所述阻燃劑包括磷系阻燃劑、鹵系阻燃劑或復(fù)合阻燃劑中的至少一種。
[0007]進(jìn)一步地，所述磷系阻燃劑包括烷基磷酸酯、氟化磷酸酯以及磷腈類化合物；所述鹵代阻燃劑包括氟代環(huán)狀碳酸酯、氟代鏈狀碳酸酯以及烷基-全氟代烷基醚；所述復(fù)合阻燃劑包括磷-氮類化合物或鹵化磷酸酯復(fù)合物。
[0008]進(jìn)一步地，所述阻燃劑為四溴雙酚A和磷酸三苯酯復(fù)合阻燃劑。
[0009]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明還提供了一種三元鋰電池的制備方法，包括以下步驟:
[0010](1)按質(zhì)量比分別稱量LiNixC0yMni xy02、導(dǎo)電炭黑、PVDF和阻燃劑，將導(dǎo)電炭黑、PVDF和阻燃劑溶解于N-甲基吡咯烷酮溶液中，攪拌均勻；
[0011](2)向溶液中加入LiNixCoyMni x y02，進(jìn)行打漿，制得漿料；
[0012](3)將漿料均勻涂覆在鋁箔上，進(jìn)行烘干、棍壓、分切制得正極片；
[0013](4)利用所制得的正極片、負(fù)極片、隔膜和電解液制備三元鋰電池；
[0014]其中，0〈x〈l，0<y<l,0<x+y<l ；
[0015]所述LiNixCoyMni x y02、導(dǎo)電炭黑、PVDF和阻燃劑的質(zhì)量比為:85% -97%:1% -5%:1% -10%:2%-10%。
[0016]進(jìn)一步地，所述LiNixCoyMni x y02、導(dǎo)電炭黑和PVDF的質(zhì)量比為:92%:1.5%:1.5%:5%0
[0017]進(jìn)一步地，所述阻燃劑包括磷系阻燃劑或鹵系阻燃劑中的至少一種。
[0018]進(jìn)一步地，所述磷系阻燃劑包括烷基磷酸酯、氟化磷酸酯以及磷腈類化合物；所述鹵代阻燃劑包括氟代環(huán)狀碳酸酯、氟代鏈狀碳酸酯以及烷基-全氟代烷基醚；所述復(fù)合阻燃劑包括磷-氮類化合物或鹵化磷酸酯復(fù)合物。
[0019]進(jìn)一步地，所述阻燃劑為四溴雙酚A和磷酸三苯酯混合物。
[0020]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果在于:本發(fā)明提供的一種三元鋰電池及其制備方法，是在電池正極打漿過(guò)程中加入阻燃劑，這是一種新的阻燃劑的加入方式，相比直接添加在電解液中的方式對(duì)三元鋰電池的電化學(xué)性能的負(fù)面影響更小，因?yàn)榇蟛糠肿枞紕┡c負(fù)極的兼容性較差，而直接加在正極材料中，可以降低阻燃劑和負(fù)極的接觸量。既可以提高電池的安全性，又可以避免由阻燃劑和負(fù)極的兼容性較差造成的容量發(fā)揮不完全。本發(fā)明的三元鋰電池制備方法，操作簡(jiǎn)單，便于工業(yè)化生產(chǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本發(fā)明實(shí)施例中提供的25°C添加阻燃劑前后電池循環(huán)性能對(duì)比。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0023]磷系阻燃劑在受熱時(shí)變成氣相，然后分解產(chǎn)生磷自由基，磷自由基具有捕獲電解液體系中氫自由基的能力，碳?xì)浠衔锶紵磻?yīng)的鏈轉(zhuǎn)移因?yàn)闅渥杂苫娜狈Φ玫揭种?，進(jìn)而阻止燃燒反應(yīng)。如磷酸三苯脂，當(dāng)磷酸三苯脂受熱時(shí)會(huì)變成氣相，然后分解產(chǎn)生P.(磷自由基)，P.具有捕獲電解液體系中Η.(氫自由基)的能力，碳?xì)浠衔锶紵磻?yīng)的鏈轉(zhuǎn)移因?yàn)棣?的缺乏得到抑制，進(jìn)而阻止燃燒反應(yīng)。
[0024]鹵代阻燃劑的阻燃機(jī)理主要有兩個(gè)方面:首先，C-X鍵的分解溫度與材料的熱分解溫度相近，當(dāng)材料受熱時(shí)，阻燃劑可以吸收部分熱量，降低材料的溫度；其次，X.可與燃燒鏈?zhǔn)椒磻?yīng)生成的自由基Η.和Η0.結(jié)合，阻止燃燒繼續(xù)進(jìn)行。如四溴雙酚Α，當(dāng)受熱時(shí)，首先C-Br鍵的分解溫度與材料的熱分解溫度相近，當(dāng)材料受熱時(shí)，阻燃劑可以吸收部分熱量，降低材料的溫度；其次，Br ?可與鏈?zhǔn)椒磻?yīng)生成的自由基Η.和H0.結(jié)合，阻止燃燒的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。
[0025]按照本發(fā)明技術(shù)方案制備三元鋰電池，步驟如下:
[0026](1)按LiNixCoyMni x y02、導(dǎo)電炭黑和PVDF的質(zhì)量之比為:5% -97%:1% -5%:1% -10%:2%-10%分別稱量 LiNixCoyMni xy02、導(dǎo)電炭黑、PVDF 和阻燃劑(磷系阻燃劑、鹵系阻燃劑或復(fù)合阻燃劑中的至少一種)，將導(dǎo)電炭黑、PVDF和阻燃劑溶解于N-甲基吡咯烷酮溶液中，攪拌均勻；
[0027](2)向溶液中加入LiNixCoyMni x y02，進(jìn)行打漿，制得漿料；
[0028](3)將漿料均勻涂覆在鋁箔上，進(jìn)行烘干、棍壓、分切，制得正極片；
[0029](4)利用所制得的正極片、負(fù)極片、隔膜(材質(zhì)可以是PP(聚丙烯)，PE(聚乙烯)，PP/PE/PP三層隔膜或涂覆氧化鋁涂層的陶瓷隔膜中的任何一種)和電解液制備三元鋰電池；
[0030]其中，0〈叉〈1，0〈7〈1，0〈叉+7〈1。