一种锂离子电池绝缘涂料、制备方法及使用该绝缘涂料的极片和锂离子电池技术

本发明专利技术公开了一种锂离子电池绝缘涂料、制备方法及使用该绝缘涂料的极片和锂离子电池，属于锂离子电池技术领域。本发明专利技术锂离子电池绝缘涂料，有效成分由无机粉体、粘结剂和分散剂组成，三者协同作用，提高绝缘涂料的均匀稳定性，同时提高绝缘涂料形成的绝缘涂料层的电阻一致性，与极片用铝箔基体的结合强度高，不易脱落。本发明专利技术锂离子电池绝缘涂料的制备方法，易于操作，适于工业化推广应用，采用高速搅拌分散的方式混合无机粉体、粘结剂和分散剂，提高绝缘涂料的均匀稳定性，长期放置不出现分层、沉降等现象。采用本发明专利技术绝缘涂料制备的锂离子电池，安全性能好，电化学性能稳定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种锂离子电池绝缘涂料、制备方法及使用该绝缘涂料的极片和锂离子电池。
技术介绍
造成锂离子电池失效的主要原因有过充、过热、短路等。过充过热可以通过PTC，fuse，降温设备等外部方式解决，但是短路很难通过外部方式解决，只能通过从锂离子电池内部改善。从原理上分析，尽管短路形成的原因相当复杂，但其结果均是正负极的短接，按照正负极短路接触的方式来看，可以将内部短路分为如下表1所示四种方式：表1锂离子电池内部短路的不同方法如上表1所示内部短路的方式不同，其所造成的短路后果是完全不一样的，造成这种差异性的原因是短路点的电阻不同。短路点的电阻主要是正负极材料本身的电阻和接触电阻之和(正极和负极集流体的电阻可认为等于0)。正极材料一般为半导体，其本身的电阻比较大，因此在有正极膜片参与的短路中(如表1中所示的②和④)，由于短路点电阻比较大，使得短路电流比较小，短路点温升比较小，电压也基本会保持稳定，不会有太大的下降。对于负极材料则不同，其一般为良导体(如表1中所示③)，其短路电阻较小，电流较大，电压会在短路后急剧下降，而随之急剧上升的短路点温度使得电池最终产生燃烧，引发安全事故。第①种短路方式，尽管其短路电阻最小，短路电流最大，但由于铜铝均是良的热导体，可将产生的热量极快的散去，且短路点上无易燃的活性物质，使其短路点温升却比较小，基本无危险性。目前生产、使用及检测均无法完全避免内部短路问题的出现，通常采用在极耳、敷料边缘及划线处等区域贴上胶布起到绝缘的效果，进而解决内部短路的问题，但是这种绝缘胶带较厚，同时人工操作工作量大，工序复杂，生产效率低，而且胶布存在长期浸泡失效、溶出粘性此案料污染电解液、在高温下变形失效等缺陷，影响锂离子电池的性能，因此针对绝缘胶带的缺陷，现有技术研制出一种绝缘涂料，可涂覆在极耳、敷料边缘及划线处等区域涂覆涂料实现绝缘，防止短路，例如中国专利CN101867070B公开了一种由无机氧化物和粘结剂组成的绝缘涂料，但是该涂料存在不易涂覆均匀，涂层绝缘性能不均一缺陷。因此，研制出一种绝缘性能均一稳定，易于均匀涂覆的绝缘涂料对于提高电池的安全性能，促进锂离子电池的发展具有重要的作用。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺陷，本专利技术的目的之一在于提供一种绝缘性能均一稳定的锂离子电池绝缘涂料。本专利技术的目的之二在于提供一种锂离子电池绝缘涂料的制备方法。同时，本专利技术的目的之三在于提供一种使用绝缘涂料的极片。本专利技术的目的之四在于提供一种使用绝缘涂料的锂离子电池。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种锂离子电池绝缘涂料，主要由以下重量百分含量的有效组分组成：无机粉体0～95％、粘结剂3～98％、分散剂0.5～3％。所述的无机粉体为三氧化二铝、二氧化钛、二氧化硅、二氧化锆、二氧化锡、氧化镁、氧化锌、硫酸钡、碳酸钡、氮化铝、氮化镁、碳酸钙、碳酸钡中的任意一种或组合。所述的无机粉体的粒径为0.3～3μm。优选的，所述无机粉体的粒径为0.5～2μm。所述粘结剂为聚合物乳液粘结剂。所述的粘结剂为聚苯乙烯-丁二烯乳液、丁苯橡胶乳液、丁腈橡胶乳液、有机硅橡胶乳液、乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液、聚四氟乙烯乳液中的任意一种或两种。所述分散剂为水性分散剂。所述的分散剂为缩甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯酸锂、聚乙烯吡咯烷酮、阿拉伯胶、明胶、丙烯酰胺-丙烯腈共聚物、丙烯酸-丙烯酰胺共聚物、丙烯酸-丙烯酰胺-丙烯腈共聚物中的任意一种或两种。上述锂离子电池绝缘涂料的制备方法，包括如下操作步骤：1)原料预分散：a)将水性分散剂溶解于水中，制备溶液A；b)将无机粉体和粘结剂加入水中，分散得混合液C；2)制备涂料：将混合液C加入溶液A中，6000～10000rpm转速搅拌分散，即得锂离子电池绝缘涂料。步骤a)中所述水的重量是分散剂重量的20～50倍。步骤b)中所述水的重量是无机粉体和粘结剂总重量的3～5倍。步骤b)中无机粉体和粘合剂加入水中的具体方法为：将水无机粉体加入水中，得分散液B，向分散液B中加入粘结剂。步骤b)中所述分散为采用锆珠研磨分散，其中锆珠的粒径为0.2～1mm，研磨时间≥2h。优选的，步骤b)中所述研磨采用的锆珠的粒径为0.4～0.8mm。优选的，步骤2)中所述的搅拌分散的转速为7000～8000rpm，分散时间≥1h。一种使用上述锂离子电池绝缘涂料制备的极片，将绝缘涂料涂覆于极耳与活性物质交界区域，烘干，即得具有绝缘涂层的极片。所述绝缘涂层的宽度为5～20mm，厚度为3～30μm。一种使用上述锂离子电池绝缘涂料制备的锂离子电池，在锂离子电池正极片的极耳与活性物质交界区域涂覆绝缘涂料，具有绝缘涂层的正极片、配以负极片和隔膜，采用Z字型叠片方式制作成电芯，进而制作成锂离子电池。本专利技术锂离子电池绝缘涂料，主要由无机粉体、粘结剂和分散剂组成，限定无机粉体、粘结剂与分散剂合理配比，使三者之间产生协同作用，提高绝缘涂料的均匀稳定性，长期放置不出现沉降分层等现象，同时提高绝缘涂料形成的绝缘涂料层的电阻一致性，且本专利技术绝缘涂料电化学性能稳定，不影响电池的性能，克服了现有技术中绝缘涂料涂层电阻不均一，性能不稳定的缺陷。本专利技术绝缘涂料与极片用铝箔基体的结合强度高，不易脱落，克服了现有技术中使用胶布绝缘，胶布脱落、溶出、变形失效等缺陷。本专利技术锂离子电池绝缘涂料的制备方法，采用将无机粉体和粘合剂研磨后，再与分散剂混合分散，研磨后的无机粉体和粘合剂粒度更加均匀，在分散剂的作用下，制备的绝缘涂料分散更加均匀，且长期放置不出现分层、沉降等现象，保持绝缘涂料的均匀稳定性，另外，本专利技术制备方法采用高速搅拌分散的方式混合无机粉体、粘结剂和分散剂，进一步提高了绝缘涂料的均一稳定性。本专利技术制备方法，易于操作，适于工业化推广应用。采用本专利技术绝缘涂料制备的锂离子电池，在极耳与活性物质交界区域，涂覆绝缘涂料，且具有绝缘涂层的正负极片采用Z字型叠片方式制作成电芯。本专利技术锂离子电池能有效防止因隔膜缺陷，或极片错位导致极片超出隔膜，甚至正负极直接接触导致的电池内部短路，消除安全隐患，降低安全事故发生几率，提高电池的安全性能，同时绝缘涂料涂层电化学性能稳定，不影响电池性能。附图说明图1为本专利技术实施例1绝缘涂料与铝箔的剥离强度测试曲线；图2为本专利技术实施例1绝缘涂料的线性伏安曲线；图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池绝缘涂料，其特征在于，由以下重量百分含量的有效组分组成：无机粉体0～95％、粘结剂3～98％、分散剂0.5～3％。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池绝缘涂料，其特征在于，由以下重量百分含量的有效组分组成：
无机粉体0～95％、粘结剂3～98％、分散剂0.5～3％。
2.如权利要求1所述的锂离子电池绝缘涂料，其特征在于，所述的无机粉体为三
氧化二铝、二氧化钛、二氧化硅、二氧化锆、二氧化锡、氧化镁、氧化锌、硫酸钡、碳
酸钡、氮化铝、氮化镁、碳酸钙、碳酸钡中的任意一种或组合。
3.如权利要求1所述的锂离子电池绝缘涂料，其特征在于，所述的无机粉体的粒
径为0.3～3μm。
4.如权利要求1所述的锂离子电池绝缘涂料，其特征在于，所述的粘结剂为聚苯
乙烯-丁二烯乳液、丁苯橡胶乳液、丁腈橡胶乳液、有机硅橡胶乳液、乙烯-醋酸乙烯共
聚物乳液、聚四氟乙烯乳液中的任意一种或两种。
5.如权利要求1所述的锂离子电池绝缘涂料，其特征在于，所述的分散剂为缩甲
基纤维素钠、聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯酸锂、聚乙烯吡咯烷酮、阿
拉伯胶、明胶、丙烯酰胺-丙烯腈共聚物、丙烯酸-丙烯酰胺共聚物、丙烯酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海文，张国军，怀永建，白莉，刘娇，张海峰，贾海，
申请(专利权)人：中航锂电洛阳有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41