CN109004219A - 一种包含稀土改性钡钛复合氧化物的锂离子电池 - Google Patents

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李海军
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

本发明是一种包含稀土改性钡钛复合氧化物的锂离子电池包含正极材料层和负极材料层，所述正极材料层和/或负极材料层掺杂有稀土改性钡钛复合氧化物，所述稀土改性钡钛复合氧化物的质量占总的正极材料层或负极材料层的0.5～10％。本发明在电池的正极材料或负极材料中掺杂入稀土改性钡钛复合氧化物，在电池的温度升高的时候，电池材料的电阻值变大，使得导体材料变为绝缘材料，降低活性粉体之间的电荷传递通道，降低了电池短路爆炸的风险；而在常温下，稀土改性钡钛复合氧化物又是很好的导体材料，满足电池导通的需求。

Description

一种包含稀土改性钡钛复合氧化物的锂离子电池
技术领域
本发明涉及电池制作技术领域，具体的是一种包含稀土改性钡钛复合氧 化物的锂离子电池。
背景技术
在循环电池技术领域中，提高电池的电容量和电池循环的稳定性是人们 关注的重点。在现有的锂离子电池中存在如下问题，在一定温度条件下，收 缩闭孔隔断离子迁移从而隔断电池内部，但是在电池内部温度急剧上升过程 中，隔膜由于闭孔收缩导致在内部可能产生新的短路点导致电池内部温度失 控，而在超过一定温度下，这种温度失控会导致不可逆的闭孔和收缩，使得 电池报废。
发明内容
本发明为解决以上技术问题，发明一种能够在升温过程中电池内部自控 绝缘而降低电池短路风险的电池技术。本发明是采用如下方案实现的：
一种锂离子电池，包含正极材料层和负极材料层，所述正极材料层和/ 或负极材料层掺杂有稀土改性钡钛复合氧化物，所述稀土改性钡钛复合氧化 物的质量占总的正极材料层或负极材料层的0.5～10％。
优选地，所述稀土改性钡钛复合氧化物的化学通式为Ba(1-x)MxTiO3,通式 中M为稀土元素为Y、La、Ce、Gd、Sm的一种或几种的组合。
更优选地，所述稀土改性钡钛复合氧化物为Ba2/3La1/3TiO3或 Ba2/3Y1/3TiO3或Ba2/3(LaSm)1/3TiO3或Ba2/3(YSm)1/3TiO3。
优选地，所述稀土改性钛钡复合氧化物的粒度为0.1～40μm。
优选地，所述正极材料包括，正极活性材料80～98.0％，稀土改性钡钛 复合氧化物0.5～10％，导电剂0.5～5.0％，粘结剂1～10％。
更优选地，所述导电剂选自导电炭黑、碳纤维、石墨片、科琴黑或乙炔 黑中的至少一种。
更优选地，所述粘结剂选自羧甲基纤维素钠、聚丙酸酯、羧化壳聚糖改 性聚丙酸酯中的至少一种。
本发明在电池的正极材料或负极材料中掺杂入稀土改性钡钛复合氧化 物，在电池的温度升高的时候，电池材料的电阻值变大，使得导体材料变为 绝缘材料，降低活性粉体之间的电荷传递通道，降低了电池短路爆炸的风险； 而在常温下，稀土改性钡钛复合氧化物又是很好的导体材料，满足电池导通 的需求。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例， 对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用 以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明中，稀土改性钡钛复合氧化物既可以掺杂入正极材料中，也可以 掺杂负极材料中，也可以正极材料和负极材料均都掺杂。在正极材料/负极材 料中掺杂入稀土改性钡钛复合氧化物并不影响电池的循环寿命及充放电量。
其中，正极材料或负极材料中掺杂改性钡钛复合氧化物的量为总的正极 材料或负极材料质量的0.5～10％。
其中，稀土改性钡钛复合氧化物的化学通式为Ba(1-x)MxTiO3，M代表稀 土元素。进一步，M可以为Y、La、Ce、Gd、Sm中的单一元素或几种元素 的组合。在本发明的实施例中，以Ba2/3La1/3TiO3和Ba2/3Y1/3TiO3和 Ba2/3(LaSm)1/3TiO3和Ba2/3(YSm)1/3TiO3为例，但是本发明并不仅限于此，还包 括其他的等同的方案也在内。
其中，稀土改性钡钛复合氧化物为粉末，粉末的粒度为0.1～40.0μm,其 中D50优选5.0～20.0μm。
本发明的技术方案中，掺杂稀土改性钡钛复合氧化物的正极或负极材料 均不对导电剂、正极活性材料、负极活性材料、粘结剂有选择性，通用材料 均可与稀土改性钡钛复合氧化物混合配制正极或负极材料。
以下实施例1～6为本发明的实施例，对比实施例1和对比实施例2为本 发明的对比实施例。
实施例1
在本实施例中，选取的正极活性材料为钛酸锂，导电材料为颗粒粒度为 D50为120μm的导电炭黑，粘结剂为甲基纤维素钠和羧化壳聚糖改性聚丙酸 酯，以及改性钡钛复合氧化物为D50为5.0μm的Ba2/3La1/3TiO3。其中正极材 料、导电材料、粘结剂和改性钡钛复合氧化物按照98:0.5:0.5:1的质量比，分 散于溶剂中制备正极浆料。然后按照通用工艺将正极浆料涂覆到铝箔上压制 成正极片。然后与负极、隔膜制成电池。
实施例2
本实施例与实施例1不同之处在于，本实施例中，改性钡钛复合氧化物 为Ba2/3(LaSm)1/3TiO3。
实施例3
本实施例与实施例1不同之处在于，本实施例中，正极材料、导电材料、 粘结剂和改性钡钛复合氧化物的质量比为80：5：5：10。
实施例4
本实施例与实施例1不同之处在于，本实施例中，，改性钡钛复合氧化物 为Ba2/ 3Y1/3TiO3，正极材料、导电材料、粘结剂和改性钡钛复合氧化物的质量 配比为90:2:3:5。
实施例5
本实施例与实施例1不同之处在于，本实施例中，改性钡钛复合氧化物 为Ba2/3(YSm)1/3TiO3。正极材料、导电材料、粘结剂和改性钡钛复合氧化物的 质量配比为90:3:2:5。
实施例6
本实施例中，是采用负极材料中掺杂改性钡钛复合氧化物Ba2/3La1/3TiO3， 其中，Ba2/3La1/3TiO3占总的负极材料的量为5％,然后制成电池。
对比实施例1
在本实施例中，正极材料中未掺杂改性钡钛复合氧化物，其中正极材料、 导电材料、粘结剂按照98:1:1的质量比，分散于溶剂中制备正极浆料。然后 按照通用工艺将正极浆料涂覆到铝箔上压制成正极片。然后与负极、隔膜制 成电池。
对比实施例2
在本实施例中，在正极材料、导电材料、粘结剂按照85：10:10的质量比， 分散于溶剂中制备正极浆料。然后按照通用工艺将正极浆料涂覆到铝箔上压 制成正极片。然后与负极、隔膜制成电池。
表1为本发明实施例1～6及对比实施例1和对比实施例2的对比结果数 据
表1
从上述结果对比，在实施例1～6添加了稀土改性钡钛复合氧化物，实施 例可以看出，在正极材料中掺杂稀土改性钡钛复合氧化物对电池的电容量影 响不大，以放电速率为0.2C时的容量作为参考标准，在放电速率为2C时的 容量变化影响与未掺杂稀土改性钡钛复合氧化物的电池相比无明显变化，而 在温度的影响方面，未掺杂稀土改性钡钛复合氧化物的电池在温度升高时， 电池的电阻有下降趋势，具有电池短路爆炸的风险，而掺杂稀土改性钡钛复 合氧化物的电池在温度升高时，则很明显的电阻升高，电池趋于绝缘。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不 局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可 轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明 的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种锂离子电池，其特征在于，包含正极材料层和负极材料层，所述正极材料层和/或负极材料层掺杂有稀土改性钡钛复合氧化物，所述稀土改性钡钛复合氧化物的质量占总的正极材料层或负极材料层的0.5～10％。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述稀土改性钡钛复合氧化物的化学通式为Ba(1-x)MxTiO3,通式中M为稀土元素为Y、La、Ce、Gd、Sm的一种或几种的组合。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池，其特征在于，所述稀土改性钡钛复合氧化物为Ba2/3La1/3TiO3或Ba2/3Y1/3TiO3或Ba2/3(LaSm)1/3TiO3或Ba2/3(YSm)1/3TiO3。
4.根据权利要求1或2所述的锂离子电池，其特征在于，所述稀土改性钛钡复合氧化物的粒度为0.1～40μm。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极材料包括，正极活性材料80～98.0％，稀土改性钡钛复合氧化物0.5～10％，导电剂0.5～5.0％，粘结剂1～10％。
6.根据权利要求5所述的锂离子电池，其特征在于，所述导电剂选自导电炭黑、碳纤维、石墨片、科琴黑或乙炔黑中的至少一种。
7.根据权利要求5所述的锂离子电池，其特征在于，所述粘结剂选自羧甲基纤维素钠、聚丙酸酯、羧化壳聚糖改性聚丙酸酯中的至少一种。
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