一种自关断型高安全二次锂离子动力电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种自关断型高安全二次锂离子动力电池及其制备方法，属于锂离子电池制备技术领域，包括阴极、阳极、隔膜及含有锂盐的非水电解液，阴极导电集流体表面涂敷有包含高分子聚合物粘结剂、导电剂涂层；高分子聚合物粘结剂包含，聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚丙烯酸树脂等聚合物中的一种或多种组合材料作为粘结剂，导电剂材料包含乙炔黑、炭黑、科琴黑、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、纳米碳纤维、鳞片石墨、石墨烯等物质中的一种或多种混合材料作为导电剂，并且，聚合物粘结剂材料与导电剂材料的质量比为32:1～1:1之间；阴极集流体使用上述配方进行表面预涂敷处理的厚度在0.5～20um之间。本发明专利技术锂离子电池安全性能好，循环寿命长。

A self-switching high-safety secondary lithium-ion power battery and its preparation method

The invention discloses a self-switching high-safety secondary lithium-ion power battery and its preparation method, belonging to the technical field of lithium-ion battery preparation, including cathode, anode, diaphragm and non-aqueous electrolyte containing lithium salt. The cathode conductive collector surface is coated with a coating containing polymer binder and conductive agent. The sub-polymer binder includes one or more combinations of polymers such as polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, polyimide and polyacrylic acid resin as binders. The conductive materials include acetylene black, carbon black, Keqin black, single-walled carbon nanotubes, multi-walled carbon nanotubes, nano-carbon fibers, flake graphite and stone. One or more mixtures of materials such as melene are used as conductive agents, and the mass ratio of polymer binder material to conductive agent material is between 32:1 and 1:1. The thickness of cathode collector pretreated with the above formulation is between 0.5 and 20 um. The lithium ion battery of the invention has good safety performance and long cycle life.

【技术实现步骤摘要】
一种自关断型高安全二次锂离子动力电池及其制备方法
本专利技术涉及到锂离子电池制备
，特别涉及一种自关断型高安全二次锂离子动力电池及其制备方法。
技术介绍
锂离子电池因为具有高比能量、无记忆效应等优点，近年来得到飞速发展。特别是随着锂离子电池逐步在EV纯电动汽车、低速电动车等领域的应用，锂离子电池的安全性能和循环性能一直以来备受关注。因此，动力锂离子电池在滥用条件下的热失控管理与控制一直是业内研究和关注的重点；锂离子电池发生热失控通常的步骤如下：当电芯在发生短路时候，瞬间短路大电流通过阴阳电极产生热量，首先阳极SEI在达到一定温度条件时开始自分解放热，随着热量的累积，带电态的石墨阳极与电解液进行反应放热，同时再集聚热量使得电芯温度升高，当电芯温度升高到一定程度，充电态的阴极结构发生坍塌，同时释放游离的高反应活性氧原子，释放的氧原子同电极材料中的粘结剂、导电剂辅材以及电芯中的电解液等发生反应，瞬间释放大量的热，电池燃烧或者爆炸。目前在锂离子电池中的防止电芯发生热失控的安全防护手段主要有以下几种:1、通过隔膜的关断(Shutdown)功能来组织电流流通，起到降低热失控的风险，这种方法的主要缺陷是在隔膜进行关断动作之后，电芯也随之报废，不能再继续使用，并且由于目前锂离子电池所使用的隔膜是一种多孔聚烯烃膜，其关断的机理主要是通过聚乙烯在温度130℃熔融来起到关断电流的作用，锂离子电池在发生短路时内部的温度分布通常是不均匀的，因此会存在部分地方达到关断温度，而部分地方不能达到关断温度的情况出现，这样就不能对整个电芯电流进行截断；2、通过CID(CurrentInterruptDevice)泄压安全阀进行安全保护，当电芯由于剧烈反应或其他形式的反应产生的气体压力达到CID断裂阀值时，电芯CID断裂起到保护电芯的作用。这种形式的保护同隔膜关断类似，在保护作用发生之后，电芯就不能再继续使用，为不可恢复型的保护。
技术实现思路
专利技术的目的在于提供一种自关断型高安全二次锂离子动力电池及其制备方法，安全好，使用寿命长，电芯发生短路或其他热滥用状况时候电芯温度升高到一定程度时候电芯的电阻发生突变式上升，阻断电流和反应的进一步进行，当电芯温度恢复只常温时，电芯可以恢复正常使用，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种自关断型高安全二次锂离子动力电池，包括阴极、阳极、隔膜及含有锂盐的非水电解液，所述阴极集流体表面涂敷有包含高分子聚合物粘结剂、导电剂涂层；所述阴极电极表面涂敷有包含高分子聚合物粘结剂、导电剂涂层。优选的，所述阴极集流体为压延铝箔或不锈钢箔材。优选的，所述聚合物粘结剂材料与所述导电剂材料的质量比为32：1～1：1；箔材表面涂敷聚合物粘结剂材料与导电剂材料的混合物涂层厚度为0.5μm-20μm。优选的，所述聚合物粘结剂材料与所述导电剂材料的质量比为32：1～1：1；阴极电极表面涂敷聚合物粘结剂材料与导电剂材料的混合物涂层厚度为0.5μm-20μm。优选的，所述箔材表面涂敷的聚合物粘结剂材料与导电剂材料的混合物涂层厚度为1μm-10μm。优选的，所述阴极电极表面所涂敷的聚合物粘结剂材料与导电剂材料的混合物涂层厚度为1μm-10μm。优选的，所述聚合物材料为聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚酰亚胺(PI)、聚丙烯酸树脂(PAA)的任意组合，所述导电剂材料为乙炔黑、炭黑、科琴黑、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、纳米碳纤维、鳞片石墨、石墨烯的任意组合。本专利技术提供另一种技术方案：一种自关断型高安全二次锂离子动力电池的制备方法，包括锂离子电池所采用的阴极、阳极和非水电解质溶液制备方法，包括如下步骤：步骤一：阴极集流体的预处理方法：将高分子聚合物材料与导电剂的混合物涂敷在阴极集流体箔材上；步骤二：涂布方法：先将高分子聚合物材料与导电剂均匀分散在合适的有机溶剂中，制成具有流动性的浆料，浆料固含量为5wt％-55wt％，然后通过挤压涂敷或凹版印刷涂敷方式涂布在阴极集流体箔材上；步骤三：阴极电极表面处理方法：将高分子聚合物材料与导电剂的混合物涂敷在阴极电极上；步骤四：涂布方法：先将高分子聚合物材料与导电剂均匀分散在合适的有机溶剂中，制成具有流动性的浆料，浆料固含量为5wt％-55wt％，然后通过挤压涂敷或凹版印刷涂敷方式涂布在阴极电极上。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术的自关断型高安全二次锂离子动力电池及其制备方法，本专利技术制备的锂离子电池能够在电芯出现热失控的前期进行自关断电流的保护，实现从电芯内部保护的方式，较常规的电芯安全保护功能相比，该保护功能能够在保护作用之后，外界影响因素排除后电芯自我恢复，而非常规保护功能的一次保护功能，在启用保护后后续不能再继续使用；同时由于涂层的吸液功能，使用该涂层后的电芯能够保存更多的电解液在电芯内部，从而还提高电芯的循环性能。附图说明图1为本专利技术的安全涂层阻断电流原理示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。一种高安全性长寿命二次锂离子电池，包含阴极、阳极、隔膜及含有锂盐的非水电解液，阴极集流体表面涂敷有包含高分子聚合物粘结剂、导电剂涂层；阴极电极表面同样涂敷有包含高分子聚合物粘结剂、导电剂涂层。本专利技术的聚合物粘结剂材料与导电剂材料的质量比为32:1～1:1，优选比例为10:1～3:1；箔材表面涂敷聚合物粘结剂材料与导电剂材料的混合物涂层厚度为0.5μm-20μm，优选厚度为2～10μm。本专利技术聚合物粘结剂材料与导电剂材料的质量比为32:1～1:1,优选比例为15:1～2:1；阴极电极表面涂敷聚合物粘结剂材料与导电剂材料的混合物涂层厚度为0.5μm-20μm，优选厚度为2～10μm。本专利技术的自关断型高安全二次锂离子动力电池的制备方法，包括锂离子电池所采用的阴极、阳极和非水电解质溶液制备方法，阴极集流体的预处理方法是，将高分子聚合物材料与导电剂的混合物涂敷在阴极集流体箔材上；涂布方法是，先将高分子聚合物材料与导电剂均匀分散在合适的有机溶剂中，制成具有流动性的浆料，浆料固含量为5wt％-55wt％，然后通过挤压涂敷或凹版印刷涂敷方式涂布在阴极集流体箔材上；阴极电极表面处理方法是，将高分子聚合物材料与导电剂的混合物涂敷在阴极电极上；涂布方法是，先将高分子聚合物材料与导电剂均匀分散在合适的有机溶剂中，制成具有流动性的浆料，浆料固含量为5wt％-55wt％，然后通过挤压涂敷或凹版印刷涂敷方式涂布在阴极电极上。可使用的阴极材料包括但不限于层状化合物，如钴酸锂(LiCoO2)和镍酸锂(LiNiO2),或由一种或多种过渡金属取代的化合物，如：锂锰氧化物，其化学式如Li1+xMn2-xO4(0≦x≦0.33),LiMnO3,LiMn2O3以及LiMnO2；锂铜氧化物(Li2CuO2)；钒氧化物，如LiV3O8,V2O5以及Cu2V2O7；镍方面的锂镍氧化物，其化学式如LiNi1-xMxO2(M＝Co,Mn,Al,Cu,本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自关断型高安全二次锂离子动力电池，包括阴极、阳极、隔膜及含有锂盐的非水电解液，其特征在于，所述阴极集流体表面涂敷有包含高分子聚合物粘结剂、导电剂涂层；所述阴极电极表面涂敷有包含高分子聚合物粘结剂、导电剂涂层。

【技术特征摘要】
1.一种自关断型高安全二次锂离子动力电池，包括阴极、阳极、隔膜及含有锂盐的非水电解液，其特征在于，所述阴极集流体表面涂敷有包含高分子聚合物粘结剂、导电剂涂层；所述阴极电极表面涂敷有包含高分子聚合物粘结剂、导电剂涂层。2.根据权利要求1所述的一种自关断型高安全二次锂离子动力电池，其特征在于，所述阴极集流体为压延铝箔或不锈钢箔材。3.根据权利要求1所述的一种自关断型高安全二次锂离子动力电池，其特征在于，所述聚合物粘结剂材料与所述导电剂材料的质量比为32：1～1：1；箔材表面涂敷聚合物粘结剂材料与导电剂材料的混合物涂层厚度为0.5μm-20μm。4.根据权利要求1所述的一种自关断型高安全二次锂离子动力电池，其特征在于，所述聚合物粘结剂材料与所述导电剂材料的质量比为32：1～1：1；阴极电极表面涂敷聚合物粘结剂材料与导电剂材料的混合物涂层厚度为0.5μm-20μm。5.根据权利要求3所述的一种自关断型高安全二次锂离子动力电池，其特征在于，所述箔材表面涂敷的聚合物粘结剂材料与导电剂材料的混合物涂层厚度为1μm-10μm。6.根据权利要求4所述的一种自关断型高安全二次锂离子动力电池，其特征在于，所述阴极电极表面所涂敷的聚合物粘结剂材料与导电剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐联兴，
申请(专利权)人：东莞力朗电池科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44