一种锂离子电池制造技术

本申请公开了一种锂离子电池，包括正极片、负极片、隔离膜和电解液，所述正极片包括正极集流体和正极膜片，正极集流体上未被正极膜片覆盖的区域为正极空箔区；所述负极片包括负极集流体和负极膜片，负极集流体上未被负极膜片覆盖的区域为负极空箔区；所述正极空箔区和/或负极空箔区覆盖有包含负温度系数材料的涂层；所述隔离膜在与正极片和/或负极片上包含负温度系数材料的涂层对应的区域有开孔。当该锂离子电池过充而达到一定温度后，电池内部可形成通路，抵消外部的过充电流，从而避免电池的热失控和起火爆炸，大幅提高了锂离子电池过充中的安全性。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及一种锂离子电池，属于锂离子电池

技术介绍
高容量和高电压电子产品的发展，要求锂离子电池的容量越来越高。然而电芯容量的增加，对其安全性的要求也逐渐提高。电池在过充条件下，达到一定温度，电解液会发生分解及氧化反应，产生大量的热，如果热量没有得到及时的抑制，热量的累积会导致温度进一步的升高。当温度达到一定程度，电池会爆炸起火。目前大部分电池的过充测试表明，电池在过充过程中安全温度约为110℃左右。当电池温度达到或超过110℃时，电池内部电解液和阴极材料会发生剧烈反应，发生热失控，温度急剧上升，最终导致起火爆炸。因此如何抑制电池高温时的产热，是解决电池过充中安全问题的一个主要研究方向。
技术实现思路
根据本申请的一个方面，提供一种锂离子电池，当该锂离子电池过充达到一定温度后，电池内部可形成通路，抵消外部的过充电流，从而避免电池的热失控和起火爆炸，大幅提高了锂离子电池过充中的安全性。所述锂离子电池，包括：正极片，包括正极集流体和正极膜片，正极集流体上未被正极膜片覆盖的区域为正极空箔区；负极片，包括负极集流体和负极膜片，负极集流体上未被负极膜片覆盖的区域为负极空箔区；隔离膜；电解液；所述正极空箔区和/或负极空箔区覆盖有包含负温度系数材料的涂层；所述隔离膜在与正极片和/或负极片上包含负温度系数材料的涂层对应的区域有开孔。所述正极膜片由含有正极活性物质、粘结剂和导电剂的正极浆料涂布在正极集流体表面上，经干燥得到。优选地，所述正极活性物质选自但不限于钴酸锂(LiCoO2)、镍钴锰酸锂(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)、锰酸锂(LiMnO2)、磷酸铁锂(LiFePO4)中的至少一种。所述负极膜片由含有负极活性物质、粘结剂和导电剂的负极浆料涂布在负极集流体表面上，经干燥得到。优选地，所述负极活性物质选自但不限于天然石墨、人造石墨、软碳、硬碳、钛酸锂、硅中的至少一种。优选地，所述导电剂选自但不限于导电碳黑、石墨烯、碳纳米管中的至少一种。优选地，所述负极集流体为铜箔，正极集流体为铝箔。优选地，所述隔离膜为多孔聚乙烯薄膜(简写为PE隔离膜)和/或多孔聚丙烯薄膜(简写为PP隔离膜)。所述电解液包含有机溶剂和电解质锂盐。优选地，所述有机溶剂选自但不限于碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯中的至少一种；所述锂盐选自但不限于六氟磷酸锂LiPF6、四氟硼酸锂LiBF4、双三氟甲烷磺酰亚胺锂LiTFSI、高氯酸锂LiClO4、六氟砷酸锂LiAsF6、二草酸硼酸锂LiBOB、二氟草酸硼酸锂LiDFOB中的至少一种。所述负温度系数材料是电阻值随温度上升而减小的材料。优选地，所述负温度系数材料选自电阻温度系数为-1％/℃～-10％/℃的材料中的至少一种。当电阻温度系数在此范围时，负温度系数材料的电阻值对温度变化的敏感度适中，当电池内部因为过充导致温度升高时，能够及时有效地在内部形成通路，抵消外部的过充电流，从而避免电池的热失控和起火爆炸。进一步优选地，所述负温度系数材料选自电阻温度系数为-1％/℃～-6％/℃的材料中的至少一种。优选地，所述负温度系数材料选自二氧化钒基晶体材料、具有尖晶石结构的金属氧化物中的至少一种。尖晶石结构的金属氧化物资源广泛，使用温度范围宽，在低温时处于绝缘体，电阻值稳定，当温度升高到一定程度时电导率可能下降3～4个量级，与温度变化成指数关系，响应迅速。优选地，所述具有尖晶石结构的金属氧化物化学组成为AB2O4，其中A、B独立地选自Zn、Cd、Ga、In、Mn、Fe、Mg、Cu、Co、Ti、Ni、Cr或Be。进一步优选地，所述具有尖晶石结构的金属氧化物选自CuMn2O4、MnCo2O4、CdFe2O4、CoNi2O4中的至少一种。所述二氧化钒基晶体材料为四方晶系，金红石晶型。二氧化钒基晶体材料的阻值突变点在70℃左右，电阻值随温度的提高呈线性变化，对温度变化敏感，适合在锂离子电池过充温度变化范围内使用。优选地，所述二氧化钒基晶体材料选自二氧化钒晶体材料、掺杂二氧化钒晶体材料中的至少一种；所述掺杂二氧化钒晶体材料为掺杂了B、Si、P、Mg、Co、Sr、Ba、La、Pb中至少一种元素的二氧化钒晶体材料。进一步优选地，所述二氧化钒基晶体材料选自VO2、V0.98B0.02O2、V0.96Co0.01O2中的至少一种。优选地，所述负温度系数材料的中位粒径为1μm～50μm。进一步优选地，所述负温度系数材料的中位粒径范围上限选自50μm、42μm、30μm，下限选自1μm、10μm、12μm。材料粒度与搅拌工艺、涂层厚度强相关，当负温度系数材料的中位粒径处于1μm～50μm时，粒径尺寸更有利于得到厚度合适的涂层，且负温度系数材料在浆料中不易团聚，分散效果好。优选地，所述包含负温度系数材料的涂层的厚度为1μm～50μm。进一步优选的，所述包含负温度系数材料的涂层的厚度范围上限选自50μm、30μm、22μm，下限选自1μm、6μm、10μm、20μm。涂层厚度在此范围时，工艺上操作方便，能够有效地在内部形成通路，且成本合适。包含负温度系数材料的涂层厚度小于100μm，通过在隔离膜设置开孔/取消隔离膜，可在不影响电芯的厚度的情况下，提高锂离子电池的能量密度。优选地，所述包含负温度系数材料的涂层，由包含负温度系数材料和粘结剂的浆料涂覆在正极空箔区和/或负极空箔区的至少一部分，经干燥得到。优选地，所述正极空箔区上，覆盖有包含负温度系数材料的涂层的面积占正极空箔区总面积的比例为80％～100％。进一步优选地，覆盖有包含负温度系数材料的涂层的面积占正极空箔区总面积的比例为90％～100％。更进一步优选地，正极空箔区全部被包含负温度系数材料的涂层覆盖，即覆盖有包含负温度系数材料的涂层的面积占正极空箔区总面积的比例为100％。优选地，所述负极空箔区上，覆盖有包含负温度系数材料的涂层的面积占负极空箔区总面积的比例为80％～100％。进一步优选地，覆盖有包含负温度系数材料的涂层的面积占负极空箔区总面积的比例为90％～100％。更进一步优选地，负极空箔区全部被包含负温度系数材料的涂层覆盖，覆盖有包含负温度系数材料的涂层的面积占负极空箔区总面积的比例为100％。包含负温度系数材料的涂层由包含负温度系数材料和粘结剂的浆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池，包括：正极片，包括正极集流体和正极膜片，所述正极集流体上未被正极膜片覆盖的区域为正极空箔区；负极片，包括负极集流体和负极膜片，所述负极集流体上未被负极膜片覆盖的区域为负极空箔区；隔离膜；电解液；所述正极空箔区和/或负极空箔区覆盖有包含负温度系数材料的涂层；所述隔离膜在与正极片和/或负极片上包含负温度系数材料的涂层对应的区域有开孔。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池，包括：
正极片，包括正极集流体和正极膜片，所述正极集流体上未被正极膜
片覆盖的区域为正极空箔区；
负极片，包括负极集流体和负极膜片，所述负极集流体上未被负极膜
片覆盖的区域为负极空箔区；
隔离膜；
电解液；
所述正极空箔区和/或负极空箔区覆盖有包含负温度系数材料的涂层；
所述隔离膜在与正极片和/或负极片上包含负温度系数材料的涂层对
应的区域有开孔。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述负温度系
数材料选自二氧化钒基晶体材料、具有尖晶石结构的金属氧化物中的至少
一种。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池，其特征在于，所述具有尖晶
石结构的金属氧化物化学组成为AB2O4，其中A、B独立地选自Zn、Cd、
Ga、In、Mn、Fe、Mg、Cu、Co、Ti、Ni、Cr或Be。
4.根据权利要求2所述的锂离子电池，其特征在于，所述二氧化钒
基晶体材料选自二氧化钒晶体材料、掺杂二氧化钒晶体材料中的至少一
种；
所述掺杂二氧化钒...

【专利技术属性】
技术研发人员：屈长明，杨帆，姜玲燕，陈杰，
申请(专利权)人：宁德新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35