CN108470911A - 锂离子电池正极材料、锂离子电池正极片及其制备方法和锂离子电池 - Google Patents

锂离子电池正极材料、锂离子电池正极片及其制备方法和锂离子电池 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种锂离子电池正极材料、锂离子电池正极片及其制备方法和锂离子电池，涉及电极材料技术领域，所述锂离子电池正极材料包括正极活性物质、正极导电剂、正极粘合剂和含氮组合物，所述含氮组合物包括巴比土酸类化合物和马来亚酰胺类化合物，以缓解现有的锂离子电池在使用过程中，存在起火爆炸等安全隐患的技术问题，通过正极活性物质、正极导电剂、正极粘合剂和含氮组合物相互协同，使的含氮组合物在高温下发生交联反应，生成膜状的含氮高聚物，包覆于正极活性物质表面，阻断锂离子的传输，从而避免锂离子电池内部温度继续升高，提高锂离子电池的安全性能。

Description

锂离子电池正极材料、锂离子电池正极片及其制备方法和锂 离子电池
技术领域
本发明涉及电极材料技术领域，尤其是涉及一种锂离子电池正极材料、锂离子电池正极片及其制备方法和锂离子电池。
背景技术
自从锂离子电池被发明以来，锂离子电池得到广泛的应用。随着科技发展和消费水平的提高，二次锂离子电池受到重视并逐渐替代一次锂离子电池。锂离子二次电池因兼具重量轻、高电压值与高能量密度等特点，使得消费需求量与日俱增。锂离子二次电池与镍氢、镍锌、镍镉电池相比，具有工作电压高、能量密度大、重量轻、寿命长及环保等优点，电池领域将占据重要地位。
锂离子二次电池在电子行业、无线通信产品的运用已普及，近年来随着电动车和动力电池的快速发展，对锂离子二次电池也提出了更高要求。目前大多数锂离子电池系统使用脂类有机溶剂具有可燃性，当正/负极活性物质在温度上升时，会分解放出大量热量，当锂离子电池在不当使用时所产生的热，可能会引燃有机溶剂，有较高的危险性，甚至起火爆炸；此外，锂离子电池在充放电过程中，由于正极材料结构的崩解或产生相变化脱出氧，这些氧气会与电解液起反应作用，使电池内部温度瞬间升高，造成锂离子二次电池的安全问题。因此，锂离子电池的安全性已成为本领域技术人员亟需克服和解决的技术问题。
有鉴于此，特提出本申请。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种锂离子电池正极材料，以缓解了现有的锂离子电池在使用过程中，存在起火爆炸等安全隐患的技术问题。
本发明提供的锂离子电池正极材料，包括正极活性物质、正极导电剂、正极粘合剂和含氮组合物，所述含氮组合物包括巴比土酸类化合物和马来亚酰胺类化合物。
进一步的，所述巴比土酸类化合物的结构式为：
所述马来亚酰胺类化合物的结构式为：
其中，R1和R2独立的选自-H、-C2H5、-C6H5、-CH(CH3)2、 -CH2CH(CH3)2、-CH2CH2CH(CH3)2或-CH(CH3)-(CH2)2-CH3；R3独立的选自-(CH2)2-、-(CH2)6-、-(CH2)8-、-(CH2)12-、 -CH2-C(CH3)2-CH2-CH2-CH(CH3)-(CH2)2-、
进一步的，所述含氮组合物在锂离子电池正极材料中的占比为 0.1-3.0wt％，且巴比土酸类化合物和马来亚酰胺类化合物的摩尔比为 1：(1-10)。
进一步的，所述正极活性物质选自锂镍钴铝、锂镍钴锰、锂钴氧化物、锂锰氧化物、锂镍氧化物及磷酸锂铁氧化物中的至少一种。
进一步的，所述正极导电剂选自导电石墨、导电碳黑、碳纳米管或碳纤维中的至少一种。
进一步的，所述正极粘合剂选自聚丙烯酸、四氟乙烯、聚偏氯乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡胶、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、丙烯腈共聚物、海藻酸钠、壳聚糖或壳聚糖衍生物中的至少一种。
本发明的目的之二在于提供的锂离子电池正极片，包括本发明提供的锂离子电池正极材料和正极集流体，所述锂离子电池正极材料涂覆于所述正极集流体上。
本发明的目的之三在于提供上述锂离子电池正极片的制备方法，包括如下步骤：
(a)将正极粘合剂、正极导电剂和正极活性物质加入溶剂中混合均匀，再加入含氮组合物混合均匀，制成正极浆料；
(b)将正极浆料涂覆于正极集流体上，干燥，得到锂离子电池正极片；
优选地，在步骤(a)中，所用溶剂为N-甲基吡咯烷酮；
优选地，步骤(a)在真空条件下进行。
进一步的，在步骤(a)中，混合温度为30-60℃，优选为35-40℃。
优选地，步骤(b)中，干燥温度为0-130℃，优选为80-90℃。
本发明的目的之四在于提供一种锂离子电池，包括本发明提供的锂离子电池正极材料或本发明提供的锂离子电池正极片。
本发明提供的锂离子电池正极材料，通过正极活性物质、正极导电剂、正极粘合剂和含氮组合物相互协同，使得当锂离子电池内部温度升高至巴比土酸类化合物和马来亚酰胺类化合物的聚合温度时，巴比土酸类化合物和马来亚酰胺类化合物发生交联反应，生成膜状的含氮高聚物，包覆于正极活性物质表面，阻断锂离子的传输，从而避免锂离子电池内部温度继续升高，提高锂离子电池的安全性能。
本发明提供的锂离子电池正极片，采用本发明提供的锂离子电池正极材料制备而成，使得当锂离子电池内部温度升高至巴比土酸类化合物和马来亚酰胺类化合物的聚合温度时，巴比土酸类化合物和马来亚酰胺类化合物发生交联反应，生成膜状的含氮高聚物，包覆于正极活性物质表面，阻断锂离子的传输，从而避免锂离子电池内部温度继续升高，提高锂离子电池的安全性能。
本发明提供的锂离子电池正极片的制备方法，工艺简单，操作方便，能够适用于工业化大生产，有效提高生产效率。
本发明提供的锂离子电池，采用本发明提供的锂离子电池正极材料或本发明提供的锂离子电池正极片制备而成，使得当锂离子电池内部温度升高至巴比土酸类化合物和马来亚酰胺类化合物的聚合温度时，巴比土酸类化合物和马来亚酰胺类化合物发生交联反应，生成膜状的含氮高聚物，包覆于正极活性物质表面，阻断锂离子的传输，从而避免锂离子电池内部温度继续升高，提高了锂离子电池的安全性能。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
根据本发明的一个方面，本发明提供了一种锂离子电池正极材料，包括正极活性物质、正极导电剂、正极粘合剂和含氮组合物，所述含氮组合物包括巴比土酸类化合物和马来亚酰胺类化合物。
本发明提供的锂离子电池正极材料，通过正极活性物质、正极导电剂、正极粘合剂和含氮组合物相互协同，使得当锂离子电池内部温度升高至巴比土酸类化合物和马来亚酰胺类化合物的聚合温度时，巴比土酸类化合物和马来亚酰胺类化合物发生交联反应，生成含氮高聚物，包覆于正极活性物质上形成阻隔膜，阻断锂离子的传输，从而避免锂离子电池内部温度继续升高，提高锂离子电池的安全性能。
在本发明的一种优选实施方式中，巴比土酸类化合物的结构式为：
其中，R1和R2独立的选自-H、-C2H5、-C6H5、-CH(CH3)2、 -CH2CH(CH3)2、-CH2CH2CH(CH3)2或-CH(CH3)-(CH2)2-CH3。
所述马来亚酰胺类化合物的结构式为：
R3独立的选自-(CH2)2-、-(CH2)6-、-(CH2)8-、-(CH2)12-、 -CH2-C(CH3)2-CH2-CH2-CH(CH3)-(CH2)2-、
在本发明中，巴比土酸类化合物和马来亚酰胺类化合物在正极活性物质和正极粘合剂的作用下，当锂离子电池内部温度升高至巴比土酸类化合物和马来亚酰胺类化合物的聚合温度时，巴比土酸类化合物和马来亚酰胺类化合物发生聚合反应，生成膜状的含氮高聚物，包覆于正极活性物质表面，阻断锂离子的传输，从而避免锂离子电池内部温度继续升高，提高了锂离子电池的安全性能。
在本发明的进一步优选实施方式中，所述含氮组合物在锂离子电池正极材料中的占比为0.1-3.0wt％，且巴比土酸类化合物和马来亚酰胺类化合物的摩尔比为1：(1-10)。
在本发明的典型但非限制性的实施方式中，含氮组合物在锂离子电池正极材料中的占比如为0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、 0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％、1.1wt％、1.2wt％、 1.3wt％、1.4wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％、1.9wt％、2wt％、 2.1wt％、2.2wt％、2.3wt％、2.4wt％、2.5wt％、2.6wt％、2.7wt％、2.8wt％、 2.9wt％或3wt％。
在本发明的典型但非限制性的实施方式中，巴比土酸类化合物和马来亚酰胺类化合物的摩尔比如为1:1、1:1.5、1:2、1:2.5、1:3、1:3.5、1:4、1:4.5、1:5、1:5.5、1:6、1:6.5、1:7、1:7.5、1:8、1:8.5、1:9、1:9.5 或1:10。
通过将巴比土酸类化合物和马来亚酰胺类化合物的摩尔比控制在1：(1-10)，使得两者能够生成结构稳定的含氮高聚物，并包覆在正极活性物质表面，阻断锂离子的传输。
在本发明的一种优选实施方式中，正极活性物质选自锂镍钴铝、锂镍钴锰、锂钴氧化物、锂锰氧化物、锂镍氧化物或磷酸锂铁氧化物中的至少一种。
在本发明的典型但非限制性的实施方式中，正极活性物质可以为钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂、磷酸钒锂、磷酸锰锂、镍钴锰锂氧化物或镍钴铝锂氧化物，也可以为上述任意两种的混合物，如钴酸锂和锰酸锂的混合物，镍酸锂和磷酸铁锂的混合物、磷酸钒锂和磷酸锰锂的混合物等，还可以为上述任意三种及三种以上的混合物，如为钴酸锂、锰酸锂和镍酸锂的混合物、磷酸铁锂、磷酸钒锂、磷酸锰锂和镍钴锰锂氧化物的混合物等。
在本发明的一种优选实施方式中，正极导电剂选自导电石墨、导电碳黑、碳纳米管和碳纤维中的至少一种。
在本发明的典型但非限制性的实施方式中，正极导电剂包括但不限于颗粒石墨KS4、颗粒石墨KS6、气相成长碳纤及小颗粒碳黑SP 和乙炔黑。
在本发明的进一步优选实施方式中，正极导电剂为导电石墨、导电碳黑、碳纳米管或碳纤维中两种或三种的组合物。
在本发明的一种优选实施方式中，正极粘合剂选自聚丙烯酸、四氟乙烯、聚偏氯乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡胶、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、丙烯腈共聚物、海藻酸钠、壳聚糖或壳聚糖衍生物中的至少一种。
在本发明的典型但非限制性的实施方式中，正极粘合剂可以为聚丙烯酸、四氟乙烯、聚偏氯乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡胶、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、丙烯腈共聚物、海藻酸钠、壳聚糖和壳聚糖衍生物中的任意一种，也可以为上述物质中几种的组合物。
根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种锂离子正极片，包括正极集流体和本发明第一个方面所提供的锂离子电池正极材料，锂离子电池正极材料涂覆于正极集流体上。
在本发明中，正极集流体选自铝箔或铝合金箔。
通过选用铝箔或铝合金箔作为正极集流体，以保持锂离子电池正极片的良好的电性能。其中，铝合金箔包括铁铝合金箔和铜铝合金箔等。
本发明提供的锂离子电池正极片，采用本发明提供的锂离子电池正极材料制备而成，使得当锂离子电池内部温度升高至巴比土酸类化合物和马来亚酰胺类化合物的聚合温度时，巴比土酸类化合物和马来亚酰胺类化合物发生交联反应，生成膜状的含氮高聚物，包覆于正极活性物质表面，阻断锂离子的传输，从而避免锂离子电池内部温度继续升高，提高锂离子电池的安全性能。
根据本发明的第三个方面，本发明提供了上述锂离子电池正极片的制备方法，包括如下步骤：
(a)将正极粘合剂、正极导电剂和正极活性物质溶解于溶剂中混合均匀，再加入含氮组合物混合均匀，制成正极浆料；
(b)将正极浆料涂覆于正极集流体上，干燥，得到锂离子电池正极片。
本发明提供的锂离子电池正极片的制备方法，工艺简单，操作方便，能够适用于工业化大生产，有效提高生产效率。
在本发明的一种优选实施方式中，在步骤(a)中，溶剂为N-甲基吡咯烷酮。
选用N-甲基吡咯烷酮作为溶剂，更有利于各组分溶解的更加均匀。
在本发明的一种优选实施方式中，步骤(a)在真空条件下进行。
通过在真空条件下进行步骤(a)，以避免含氮组合物发生氧化，影响性能。
在本发明的进一步优选实施方式中，步骤(a)中，混合温度为 30-60℃，优选为35-40℃。
在本发明的典型但非限制性的实施方式中，步骤(a)中的混合温度如为30、32、35、38、40、42、45、48、50、52、55、58或60℃。
通过将步骤(a)的混合温度控制为30-60℃，以避免含氮组合物再混合过程中发生交联形成含氮高聚物，影响锂离子电池正极片的正常使用。
在本发明的进一步优选实施方式中，步骤(b)中，干燥温度为 0-130℃，优选为80-90℃。
在本发明的典型但非限制性的实施方式中，步骤(b)中的干燥温度如为0、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、 65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125或130℃。
通过将步骤(b)的干燥温度控制为0-130℃，以避免含氮组合物在干燥过程中发生交联形成含氮高聚物，影响锂离子电池正极片的正常使用。
根据本发明的第四个方面，本发明提供了一种锂离子电池，包括本发明提供的锂离子电池正极材料或本发明提供的锂离子电池正极片。
本发明提供的锂离子电池，采用本发明提供的锂离子电池正极材料或本发明提供的锂离子电池正极片制备而成，使得当锂离子电池内部温度升高至巴比土酸类化合物和马来亚酰胺类化合物的聚合温度时，巴比土酸类化合物和马来亚酰胺类化合物发生交联反应，生成膜状的含氮高聚物，包覆于正极活性物质表面，阻断锂离子的传输，从而避免锂离子电池内部温度继续升高，提高了锂离子电池的安全性能。
在本发明的一种优选实施方式中，锂离子电池还包括锂离子电池负极片和隔膜。
其中，锂离子电池负极片由锂离子电池负极材料涂覆于负极集流体上制备而成。
负极集流体为铜箔或铜合金箔。
在本发明的一种优选实施方式中，锂离子电池负极材料包括负极活性物质，负极导电剂和负极粘合剂。
在本发明的一种优选实施方式中，负极活性物质选自介稳相球状碳、天然石墨粉或人造石墨粉中的至少一种。
在本发明的一种优选实施方式中，负极导电剂选自颗粒石墨 KS4、颗粒石墨KS6、气相成长碳纤或小颗粒碳黑SP中的至少一种。
在本发明的一种优选实施方式中，负极粘合剂选自聚丙烯酸、四氟乙烯、聚偏氯乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡胶、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、丙烯腈共聚物、海藻酸钠、壳聚糖和壳聚糖衍生物中至少一种。
下面结合实施例和对比例对本发明提供的技术方案做进一步的描述。
实施例1
本实施例提供了一种锂离子电池，包括锂离子电池正极片和锂离子电池负极片，锂离子电池正极片由锂离子电池正极材料涂覆于铝箔上制备而成，锂离子电池正极材料由如下原料制备而成：1164g锂镍钴锰化合物(SN2A)、776克锰酸锂(SM2)、24克聚二氟乙烯(PVDF)、 320克碳纳米管溶液(纳米港CNT6.25wt％)、16克乙炔黑(Super-P) 和6g含氮组合物，其中含氮组合物为 的组合物，且两者的摩尔比为 1:2；
锂离子负极片由锂离子负极材料涂覆于铜箔上制备而成，锂离子负极材料包括由如下原料制备而成：1330克石墨(PY40)、570克石墨(YL201)、26克乙炔黑(Super-P)，30克羧甲基纤维素钠(CMC)、 88克50％水溶液粘结剂(SBR)。
实施例2
本实施例提供了一种锂离子电池，本实施例与实施例1的不同之处在于，含氮组合物的加入量为10g。
实施例3
本实施例提供了一种锂离子电池，本实施例与实施例1的不同之处在于，含氮组合物的加入量为20g。
实施例4
本实施例提供了一种锂离子电池，本实施例与实施例1的不同之处在于，含氮组合物的加入量为2g。
实施例5
本实施例提供了一种锂离子电池，本实施例与实施例1的不同之处在于，含氮组合物的加入量为60g。
实施例6
本实施例提供了一种锂离子电池，本实施例与实施例2的不同之处在于，含氮组合物为
实施例7
本实施例提供了一种锂离子电池，本实施例与实施例2的不同之处在于，含氮组合物为
实施例8
本实施例提供了一种锂离子电池，本实施例与实施例2的不同之处在于，含氮组合物为
实施例9
本实施例提供了一种锂离子电池，本实施例与实施例2的不同之处在于，的摩尔比为1：10。
实施例10
本实施例提供了一种锂离子电池，本实施例与实施例2的不同之处在于，的摩尔比为 1：5。
实施例11
本实施例提供了一种锂离子电池，本实施例与实施例2的不同之处在于，的摩尔比为 1:50。
实施例12
本实施例提供了一种锂离子电池，本实施例与实施例2的不同之处在于，的摩尔比为 20:1。
实施例13
本实施例提供了一种锂离子电池，本实施例与实施例1的不同之处在于，含氮组合物的加入量为1g。
实施例14
本实施例提供了一种锂离子电池，本实施例与实施例1的不同之处在于，含氮组合物的加入量为100g。
实施例15
实施例15提供了一种锂离子电池的制备方法，实施例1-14提供的锂离子电池均按照该方法制备而成，具体包括如下步骤：
(A)制备锂离子电池正极片
(A1)将聚二氟乙烯和N-甲基吡咯烷酮置于混合机中，真空搅拌1h，然后加入乙炔黑，继续在真空下搅拌1h，再加入锂镍钴锰化合物(SN2A)、锰酸锂(SM2)和碳纳米管溶液(纳米港CNT6.25％) 后，在真空下继续搅拌2.5h，再加入含氮组合物，真空下搅拌3-4h，得到正极浆料；
(A2)将正极浆料过筛，均匀涂布于铝箔上，在80-90℃干燥，辊压，切片，得到锂离子电池正极片；
(B)制备锂离子电池负极片
(B1)将石墨(PY40)、石墨(YL201)、乙炔黑(Super-P)、羧甲基纤维素钠(CMC)、50％水溶液粘结剂和去离子水置于3D混合机中，混合均匀，得到负极浆料；
(B2)将负极浆料涂覆于铜箔上，在110-120℃干燥，辊压，切片，得到锂离子电池负极片；
(C)提供隔膜
(D)将锂离子电池正极片、隔膜和锂离子电池负极片依次层叠设置后进行卷绕，极耳点焊，铝塑膜封装，再注入适量的电解液，经过化成分容，得到锂离子电池。
对比例1
本对比例提供了一种锂离子电池，本对比例与实施例2的不同之处在于，在锂离子电池正极材料中未加入含氮组合物。
对比例1提供的锂离子电池的制备方法同实施例2，在此不再赘述。
试验例1锂离子电池撞击测试
将实施例1-14和对比例1提供的锂离子电池进行撞击测试，具体按照如下方法进行：
将锂离子电池置于平台表面，将直径为15.8mm±0.2mm的金属棒横置在电池几何中心上表面，采用重量为9.1kg±0.1kg的重物从 610mm±25mm的高处自由落体状态撞击放有金属棒的电池表面，并观察6h，将观察结果数据记录于表1。
表1锂离子电池撞击测试数据表
序号 阻抗(mΩ) 是否爆炸起火 重物冲击时电池温度(℃)
实施例1 28.3 否 105.2
实施例2 31.0 否 94.0
实施例3 48.9 否 85.2
实施例4 27.8 否 108.2
实施例5 61.6 否 82.4
实施例6 30.7 否 98.6
实施例7 30.9 否 97.8
实施例8 31.3 否 96.9
实施例9 30.5 否 95.4
实施例10 30.9 否 96.3
实施例11 29.8 是 232.4
实施例12 27.7 是 285.1
实施例13 27.1 是 357.3
实施例14 82.1 否 60.1
对比例1 27.5 是 450.0
从表1中中实例1-10与对比例1的对比可以看出，本发明提供的锂离子电池，通过在正极材料加入含氮组合物，使得当锂离子电池受到快速针刺，内部温度升高至巴比土酸类化合物和马来亚酰胺类化合物的聚合温度时，巴比土酸类化合物和马来亚酰胺类化合物发生交联反应，生成不同密度的膜状的含氮高聚物，包覆于正极活性物质表面，阻断锂离子的传输，从而避免锂离子电池内部温度继续升高，提高了锂离子电池的安全性能。
从实施例1-10与实施例11-12的对比可以看出，含氮组合物中，巴比土酸类化合物和马来亚酰胺类化合物的摩尔比为1：(1-10)时，能够形成连续膜状的含氮高聚物，包覆于正极活性物质表面，阻断锂离子的传输，从而避免锂离子电池内部温度继续升高，提高了锂离子电池的安全性能，当巴比土酸类化合物和马来亚酰胺类化合物的摩尔比不在该范围时，其无法生成连续膜状的含氮高聚物，只能生成寡聚物，无法起到完全阻断锂离子传输的作用，锂离子电池的安全性不高。
从实施例1-10与实施例13-14的对比可以看出，当含氮组合物中，巴比土酸类化合物和马来亚酰胺类化合物的摩尔比为1：(1-10) 且含氮组合物在锂离子电池正极材料中的占比为0.1-3wt％时，锂离子电池的安全性高，不会发生爆炸起火，当含氮组合物在锂离子电池正极材料中的占比低于0.1wt％时，锂离子电池的安全性下降，在撞击下存在起火爆炸隐患，当含氮组合物在锂离子电池正极材料中的占比高于3wt％时，电池内阻增大非常多，对电池其他性能影响较大。
试验例2锂离子电池针刺测试
将实施例1-14和对比例1提供的锂离子电池进行撞击测试，具体按照如下方法进行：以直径3.0mm的刺针进行锂离子电池针刺安全性测试，其中，针刺速度为1mm/S，并将测量值记录于表2。
表2锂离子电池针刺测试数据表
序号 阻抗(mΩ) 是否爆炸起火 针刺时电池温度(℃)
实施例1 28.5 否 112.7
实施例2 31.7 否 90.0
实施例3 47.7 否 83.0
实施例4 28.3 否 109.2
实施例5 62.2 否 81.9
实施例6 31.4 否 93.6
实施例7 29.7 否 94.7
实施例8 30.6 否 92.9
实施例9 30.2 否 95.6
实施例10 29.8 否 95.8
实施例11 27.8 是 235.1
实施例12 27.7 是 268.3
实施例13 27.2 是 271.4
实施例14 81.8 是 85.4
对比例1 27.4 是 450.0
从表2中实例1-10与对比例的对比可以看出，本发明提供的锂离子电池，通过在正极材料加入含氮组合物，使得当锂离子电池受到快速针刺，内部温度升高至巴比土酸类化合物和马来亚酰胺类化合物的聚合温度时，巴比土酸类化合物和马来亚酰胺类化合物发生交联反应，生成不同密度的膜状的含氮高聚物，包覆于正极活性物质表面，阻断锂离子的传输，从而避免锂离子电池内部温度继续升高，提高了锂离子电池的安全性能。
从实施例1-10与实施例11-12的对比可以看出，含氮组合物中，巴比土酸类化合物和马来亚酰胺类化合物的摩尔比为1：(1-10)时，能够形成连续膜状的含氮高聚物，包覆于正极活性物质表面，阻断锂离子的传输，从而避免锂离子电池内部温度继续升高，提高了锂离子电池的安全性能，当巴比土酸类化合物和马来亚酰胺类化合物的摩尔比不在该范围时，其无法生成连续膜状的含氮高聚物，只能生成寡聚物，无法起到完全阻断锂离子传输的作用，锂离子电池的安全性不高。
从实施例1-10与实施例13-14的对比可以看出，当含氮组合物中，巴比土酸类化合物和马来亚酰胺类化合物的摩尔比为1：(1-10) 且含氮组合物在锂离子电池正极材料中的占比为0.1-3wt％时，锂离子电池的安全性高，不会发生爆炸起火，当含氮组合物在锂离子电池正极材料中的占比低于0.1wt％时，锂离子电池的安全性下降，在针刺时存在起火爆炸隐患，当含氮组合物在锂离子电池正极材料中的占比高于3wt％时，电池内阻增大非常多，对电池其他性能影响较大。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种锂离子电池正极材料，其特征在于，包括正极活性物质、正极导电剂、正极粘合剂和含氮组合物，所述含氮组合物包括巴比土酸类化合物和马来亚酰胺类化合物。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池正极材料，其特征在于，所述巴比土酸类化合物的结构式为：
所述马来亚酰胺类化合物的结构式为：
其中，R1和R2独立的选自-H、-C2H5、-C6H5、-CH(CH3)2、-CH2CH(CH3)2、-CH2CH2CH(CH3)2或-CH(CH3)-(CH2)2-CH3；R3独立的选自-(CH2)2-、-(CH2)6-、-(CH2)8-、-(CH2)12-、-CH2-C(CH3)2-CH2-CH2-CH(CH3)-(CH2)2-、
3.权利要求1所述的锂离子电池正极材料，其特征在于，所述含氮组合物在锂离子电池正极材料中的占比为0.1-3.0wt％，且巴比土酸类化合物和马来亚酰胺类化合物的摩尔比为1：(1-10)。
4.根据权利要求1-3任一项所述的锂离子电池正极材料，其特征在于，所述正极活性物质选自锂镍钴铝、锂镍钴锰、锂钴氧化物、锂锰氧化物、锂镍氧化物或磷酸锂铁氧化物中的至少一种。
5.根据权利要求1-3任一项所述的锂离子电池正极材料，其特征在于，所述正极导电剂选自导电石墨、导电碳黑、碳纳米管或碳纤维中的至少一种。
6.根据权利要求1-3任一项所述的锂离子电池正极材料，其特征在于，所述正极粘合剂选自聚丙烯酸、四氟乙烯、聚偏氯乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡胶、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、丙烯腈共聚物、海藻酸钠、壳聚糖或壳聚糖衍生物中的至少一种。
7.一种锂离子电池正极片，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的锂离子电池正极材料和正极集流体，所述锂离子电池正极材料涂覆于所述正极集流体上。
8.根据权利要求7所述的锂离子电池正极片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(a)将正极粘合剂、正极导电剂和正极活性物质加入溶剂中混合均匀，再加入含氮组合物混合均匀，制成正极浆料；
(b)将正极浆料涂覆于正极集流体上，干燥，得到锂离子电池正极片；
优选地，在步骤(a)中，溶剂为N-甲基吡咯烷酮；
优选地，步骤(a)在真空条件下进行。
9.根据权利要求8所述的锂离子电池正极片的制备方法，其特征在于，步骤(a)中，混合温度为30-60℃，优选为35-40℃；
优选地，步骤(b)中，干燥温度为0-130℃，优选为80-90℃。
10.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的锂离子电池正极材料或权利要求7所述的锂离子电池正极片。
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