一種高導熱性鋰離子電池正極片及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及裡離子電池制備領域，尤其設及一種高導熱性裡離子電池正極片及其 制備方法。
【背景技術】
[0002] 目前，裡離子電池 W其優異的性能正逐步進入交通領域，被大量運用于電動自行 車、電動大己等交通交通工具。隨著動力電池的發展進步，對裡離子電池提出了越來越高的 放電倍率要求。由于裡離子電池在大倍率放電時會產生大量熱，運不但影響電池的放電性 能，而且由于溫度過高，介于正負極極片之間的隔膜就有被融化的危險，進而出現電池短 路，造成事故的發生。
[0003] 目前解決運一問題的方法主要是通過改變電池組的外部結構，進而提高電池組的 散熱性能。CN10519025A公布了一種電動汽車電池組散熱裝置;CN104300188A公布了一種電 池組散熱管理方法;CN104409795A公布了 一種風冷和液冷一體化的電池摸組。運些都是從 電池組外部著手，加快單體電池已散出熱量的消除。但是單體電池本身熱導性差，產生的熱 量不能及時的散發出去，運極大地影響了裡離子電池的安全性能。目前還鮮有技術設及從 電池內部著手，提高裡離子單體電池的導熱速率，進而提高裡離子電池的導熱效率。
[0004] 裡離子電池主要由正極片、隔膜、負極片、電解液組成，構成正極片的活性物質導 熱率較低。提高正極材料的導熱性能，是提高單體裡離子電池導熱性能的重要途徑。提高正 極材料導熱性的方法通常是添加導熱性較好的粉體。雖然金屬粉體導熱性好，但是添加金 屬粉體的正極片易對隔膜造成損壞。
【發明內容】
[0005] (一)要解決的技術問題
[0006] 針對現有技術中的裡離子電池存在導熱性能差的缺陷，本發明提供一種添加非金 屬離子的裡離子電池的正極片。
[0007] (二)技術方案
[000引本發明的目的是提供一種裡離子電池的正極片，由如下重量份的原料制備而成： 電池正極活性材料9900份、無機非金屬粉體80~99份、表面偶聯劑1~20份和膠液3000~ 5000份。
[0009]本發明中，所述無機非金屬粉體為氮化侶、金剛石粉體、氧化侶、氮化棚和碳化娃 中的一種或幾種。運些無機非金屬粉體是通過點陣或晶格振動，即聲子或熱波進行熱的傳 遞，導熱性能非常好，能迅速把電池內部產生的熱量傳導到單體電池外部。
[0010]本發明中，所述無機非金屬粉體的粒徑為0.加 m~3um，使用運個粒徑范圍內的粉 體不會對正極材料的涂布造成不利影響。
[0011]本發明中，所述表面偶聯劑為硅烷類偶聯劑、鐵酸醋偶聯劑和侶酸醋偶聯劑中的 一種或幾種。運幾類偶聯劑同時具有能與無機非金屬材料(如AlN粉體、金剛石粉體、水泥 等)結合的反應性基團和與有機材料(如PVDF、NMP等)結合的反應性基團。可利用其包覆無 機非金屬粉體，有效地把無機非金屬粉體與有機溶劑連接起來，使無機非金屬粉體均勻懸 浮在漿料中。
[0012] 本發明中，所述電池正極活性材料為=元正極材料，如：憐酸鐵裡、鉆酸裡或者儘 酸裡。
[0013] 本發明中，所述膠液由聚偏氣乙締和N-甲基化咯燒酬混合而成，其中，聚偏氣乙締 的質量分數為5~15%。
[0014] 本發明所述的裡離子電池正極材料，其原料組成優選包括：
[0015] 包括電池正極活性材料9900份、無機非金屬粉體90~99份、表面偶聯劑1~10份和 膠液3800~4200份;其中，所述無機非金屬粉體為氮化侶粉末、碳化娃粉末或氮化棚粉末， 其粒徑為〇.5um~3um;所述表面偶聯劑為丫 -氨丙基=乙氧基硅烷、二辛基焦憐酸酷氧基或 二硬脂酷氧異丙基侶酸醋;所述電池正極活性材料為憐酸鐵裡;所述膠液由聚偏氣乙締和 N-甲基化咯燒酬混合而成，其中聚偏氣乙締的重量百分數為10~15%。
[0016] 進一步的，按重量份，本發明所述的裡離子電池正極材料，其原料組成優選包括：
[0017] 硅烷偶聯劑丫 -氨丙基=乙氧基硅烷1份，氮化侶粉末99份，裡離子電池活性物質 憐酸鐵裡9900份，PVDF和NMP配成的膠液4000份，其中PVDF的質量百分數為15%;
[0018] 或：硅烷偶聯劑丫-氨丙基=乙氧基硅烷10份，氮化侶粉末90份，裡離子電池活性 物質憐酸鐵裡9900份，PVDF和NMP配成的膠液4200份，其中PVDF的質量百分數為10%;
[0019] 或:鐵酸脂偶聯劑二辛基焦憐酸酷氧基10份，氮化侶粉末90份，裡離子電池活性物 質憐酸鐵裡9900份，PVDF和NMP配成的膠液3800份，其中PVDF的質量百分數為15%;
[0020] 或:侶酸醋偶聯劑二硬脂酷氧異丙基侶酸醋10份，碳化娃粉末90份，裡離子電池活 性物質憐酸鐵裡9900份，PVDF和NMP配成的膠液4000份，其中PVDF的質量百分數為15%
[0021] 或:侶酸醋偶聯劑二硬脂酷氧異丙基侶酸醋10份，氮化棚粉末90份，裡離子電池活 性物質憐酸鐵裡9900份，PVDF和NMP配成的膠液4000份，其中PVDF的質量百分數為12%。
[0022] 更進一步的，本發明所述的裡離子電池正極材料，其原料組成優選包括：按重量 份，鐵酸脂偶聯劑二辛基焦憐酸酷氧基10份，氮化侶粉末90份，裡離子電池活性物質憐酸鐵 裡9900份，PVDF和NMP配成的膠液3800份，其中PVDF的質量百分數為15%
[0023] 本發明的另一目的是提供本發明所述裡離子電池正極片的制備方法，包括如下步 驟：
[0024] 1)將無機非金屬粉體與表面偶聯劑混合，在無水乙醇的條件下進行偶聯，得到復 合無機非金屬粉體；
[0025] 2)將所述復合無機非金屬粉體與電池正極活性材料混合，得混合物料；
[0026] 3)將所述混合物料與膠液混合后進行打漿，再經涂布、切片制備出高導熱性能的 裡離子電池正極片。
[0027] 本發明中，所述步驟1)中偶聯的具體操作為:將無機非金屬粉體和偶聯劑的混合 后與無水乙醇按質量體積比1:1~2混合，75~85°C攬拌1.5~2.化。
[00%]本發明所述的方法，優選包括如下步驟：
[0029] 1)將無機非金屬粉體與表面偶聯劑混合后，與無水乙醇按質量體積比1:1~2混 合，5~85 °C攬拌1.5~2 .化，靜置后，過濾出復合氮化侶粉體濕料，75~85 °C干燥0.5~ 1.5h，得復合氮化侶粉體；
[0030] 2)將所述復合無機非金屬粉體與電池正極活性材料混合，得混合物料；
[0031] 3)將所述混合物料與膠液混合后進行打漿，再經涂布、切片制備出高導熱性能的 裡離子電池正極片。
[0032] 本發明的最后一個目的是保護本發明所述的裡離子電池正極片制成的裡離子電 池。
[00削（立)有益效果
[0034] 本發明所述的裡離子電池正極片，具有如下的有益效果：
[0035] 1)從單體裡離子電池內部著手，利用無機非金屬粉體的高導熱性，作為添加劑，提 高裡離子正極材料的導熱性能。
[0036] 2)表面偶聯劑同時具有能與無機非金屬材料(如AlN粉體、金剛石粉體、水泥等)結 合的反應性基團和與有機材料(如PVDF、NMP等)結合的反應性基團，利用表面偶聯劑包覆無 機非金屬粉體，有效地把無機非金屬粉體與有機溶劑連接起來，使無機非金屬粉體均勻懸 浮在漿料中，制備的高導熱效率的裡離子電池正極片。
【具體實施方式】
[0037] W下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。
[003引實施例1
[0039] 本實施例設及一種裡離子電池的正極片，由包括如下重量份的原料制得:硅烷偶 聯劑丫 -氨丙基=乙氧基硅烷Ig,氮化侶粉末99g，裡離子電池活性物質憐酸鐵裡9900g， PVDF和NMP配成的膠液4000g，其中PVDF的質量百分數為15%。
[0040] 本實施例還提供該裡離子電池正極片的制備方法，包括如下步驟：
[0041] 1)將Ig 丫-氨丙基S乙氧基硅烷和99g氮化侶粉末混合后，放入裝有150ml無水乙 醇容器，80°C攬拌化，靜置后，過濾出復合氮化侶粉體濕料，80°C干燥化，得復合氮化侶粉 體；
[0042] 2)將所述復合氮化侶粉體與9900g裡離子電池活性物質混合，得混合物料；
[0043] 3)將所述混合物料加入到PVDF和NMP配成的4000g膠液中，進行打漿、涂布、切片， 得裡離子電池的陽極片。
[0044] 本實施例還提供該電池正極片制備成的裡離子電池：
[0045] 用該極片制備成18650(3.6V-2200mAh)單體裡離子電池，或制備成軟包單體電池 (3.6V-3300mAh)〇
[0046] 實施例2
[0047] 本實施例設及一種裡離子電池的正極片，由包括如下重量份的原料制得:硅烷偶 聯劑丫 -氨丙基=乙氧基硅烷lOg，氮化侶粉末90g，裡離子電池活性物質憐酸鐵裡9900g， PVDF和NMP配成的膠液4200g，其中PVDF的質量百分數為10%。
[0048] 本實施例還提供該裡離子電池正極片的制備方法，包括如下步驟：
[0049] 1)將IOg 丫-氨丙基S乙氧基硅烷和90g氮化侶粉末混合后，放入裝有150ml無水乙 醇容器，80°C攬拌化，靜置后，過濾出復合氮化侶粉體濕料，80°C干燥化，得復合氮化侶粉 體；
[0050] 2)將所述復合氮化侶粉