一种新型高安全锂离子电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种新型高安全锂离子电池，其特征在于：所述锂离子电池本体包括固态正极片、隔膜、缓冲胶和负极片，所述固态正极片和负极片在隔膜的上下端面，所述缓冲胶位于负极片和隔膜中，还公开了一种新型高安全锂离子电池的制备方法，包括固态正极片的制备步骤，包括负极片的制备步骤，还包括缓冲胶配比。本发明专利技术的优点是：相比于传统锂离子电池，具有更优的安全性，即使被钢针刺穿的情况下依然可以稳定对外供电；相比于全固态电池具有更优的倍率性能；可高温使用，即使在60‑80℃高温下依然可以正常工作。

【技术实现步骤摘要】
一种新型高安全锂离子电池及其制备方法
本专利技术涉及新能源
，涉及了一种新型高安全锂离子电池，尤其涉及一种新型高安全锂离子电池的制备方法。
技术介绍
锂离子电池具有比能量大、比功率高、自放电小、无记忆效应、循环性好、可快速放电且效率高、无环境污染等优点，得到市场的广泛认可和使用，但目前市场上主流的锂电池均采用液态有机电解液或者凝胶电解质，存在易燃、易爆等安全隐患；例如787飞机电源着火，特斯拉电动车着火，三星Note7爆炸事件等安全事故。近年来，被认为具有本征安全性的全固态锂电池受到市场的广泛关注，被公认为下一代电池的重要发展方向，并将在消费电子、电动汽车、规模储能方面获得大量应用。但全固态电池多采用锂金属作为负极材料，金属Li在循环过程中会有锂枝晶的产生，不但会使可供嵌/脱的锂量减少，更严重的是会造成短路等安全问题，同时金属Li十分活泼，容易与空气中的氧气和水分等发生反应，并且金属Li不耐高温，给电池的组装和应用带来困难，故现阶段要采用金属锂进行批量化生产依然存在很大的挑战。同时由于固态电池中界面问题突出，导致倍率性能较差，目前公开报道的锂电池一般在0.2C及以下才具有较好的性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是：针对上述不足，提供一种新型的高安全锂离子电池及其制备方法，既具有高的安全性能，又具有较好的倍率性能。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种新型高安全锂离子电池，所述锂离子电池本体包括固态正极片、隔膜、缓冲胶和负极片，所述固态正极片和负极片在隔膜的上下端面，所述缓冲胶位于负极片和隔膜中。所述隔膜为聚烯烃隔膜，包括单层PP、单层PE、PP+陶瓷涂覆、PE+陶瓷涂覆、双层PP/PE、双层PP/PP或三层PP/PE/PP。所述缓冲胶由溶剂、锂盐及添加剂构成。所述锂盐包括高氯酸锂(LiClO4)，六氟砷酸锂(LiAsF6)，四氟硼酸锂(LiBF4)，六氟磷酸锂(LiPF6)，三氟甲基磺酸锂(LiCF3SO3)，双(三氟甲基磺酸)亚胺锂(LiTFSI)，三(三氟甲基磺酸)甲基锂(LiC(CF3SO2)3)，双草酸硼酸锂(LiBOB)其中的一种或者几种，其浓度为0.2～3mol/L。所述溶剂包含离子液体、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸(二)乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)其中的一种或者几种。离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑双(三氟甲磺酰)亚胺，1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐。所述的添加剂包含聚环氧乙烯(PEO)、聚碳酸乙烯酯(PEC)、聚三亚甲基碳酸酯(PTMC)、聚碳酸丙烯酯(PPC)、聚硅氧烷、氟代甲基碳酸酯、氟代乙基碳酸酯、碳酸亚乙烯酯(VC)其中的一种或者几种，其质量比为1-10％。一种新型高安全锂离子电池的制备方法，包括如下步骤：步骤一：将缓冲胶涂刷到负极片上；步骤二：将隔膜附着于涂刷缓冲胶的后负极片上，将缓冲胶浸润到隔膜中；步骤三：将固态正极片附着于隔膜上，即可构成锂离子电池；其中，包括固态正极片的制备步骤，其制备步骤为：步骤一：按照质量比为80-90：1-5：5-12：2-10：1-5称取正极活性材料、导电剂、聚氧化乙烯、锂盐、聚偏氟乙烯；步骤二：以N-甲基吡咯烷酮为溶剂，将正极活性材料、导电剂、聚氧化乙烯、锂盐、聚偏氟乙烯与N-甲基吡咯烷酮溶剂进行混合，并搅拌成固含量为30-80％的均一正极浆料；步骤三：将步骤二得到的正极浆料浆料涂布在6-25μm的铝箔或碳铝箔上，通过温度为110℃-150℃，速度为0.5-20m/min的干燥，辊压及裁切后，制得固态正极片，包括负极片的制备步骤，其制备步骤为：步骤一：按照质量比为90-95:1-3:1-2:2-3称取负极活性物质、导电剂、糊化剂、粘结剂；步骤二：以水为溶剂，将负极活性物质、导电剂、糊化剂、粘结剂与水进行混合，并搅拌成含固量为30-80％的均一负极浆料；步骤三：将步骤二得到的浆料涂布在6-25μm的铜箔上，经过温度为90℃-130℃，速度为0.5-20m/min的干燥，辊压及裁切后，制得负极片，还包括缓冲胶配比，配比比例如下：将溶剂、锂盐以及添加剂按80-90:5-15:1-10的质量比混合，充分搅拌，配制成缓冲胶。所述正极活性材料为磷酸铁锂(LiFePO4)、磷酸钴锂(LiCoPO4)、硅酸铁锂(Li2FeSiO4)、LiMO2(M＝Ni，Mn，Co)、三元正极材料LiNixMnyCozO2(NMC)和LiNixCoyAlzO2(NCA)中的一种或几种。所述负极活性材料为石墨、硅、硅的氧化物、钛酸锂的一种或几种。与现有技术相比，本专利技术所达到的技术效果是：相比于传统锂离子电池，具有更优的安全性，即使被钢针刺穿的情况下依然可以稳定对外供电；相比于全固态电池具有更优的倍率性能；可高温使用，即使在60-80℃高温下依然可以正常工作。附图说明图1为本专利技术中锂离子电池本体的结构示意图；图2为本专利技术中电池倍率性能示意图。其中，1-固态正极片，2-隔膜，3-缓冲胶，4-负极片。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步描述：实施例一：一种新型高安全锂离子电池，所述锂离子电池本体包括固态正极片1、隔膜2、缓冲胶3和负极片4，所述固态正极片1和负极片4在隔膜2的上下端面，所述缓冲胶3位于负极片4和隔膜2中。所述隔膜为聚烯烃隔膜，包括单层PP、单层PE、PP+陶瓷涂覆、PE+陶瓷涂覆、双层PP/PE、双层PP/PP或三层PP/PE/PP。所述缓冲胶由溶剂、锂盐及添加剂构成。所述锂盐包括高氯酸锂(LiClO4)，六氟砷酸锂(LiAsF6)，四氟硼酸锂(LiBF4)，六氟磷酸锂(LiPF6)，三氟甲基磺酸锂(LiCF3SO3)，双(三氟甲基磺酸)亚胺锂(LiTFSI)，三(三氟甲基磺酸)甲基锂(LiC(CF3SO2)3)，双草酸硼酸锂(LiBOB)其中的一种或者几种，其浓度为0.2～3mol/L。所述溶剂包含离子液体、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸(二)乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)其中的一种或者几种。离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑双(三氟甲磺酰)亚胺。所述的添加剂包含聚环氧乙烯(PEO)、聚碳酸乙烯酯(PEC)、聚三亚甲基碳酸酯(PTMC)、聚碳酸丙烯酯(PPC)、聚硅氧烷、氟代甲基碳酸酯、氟代乙基碳酸酯、碳酸亚乙烯酯(VC)其中的一种或者几种，其质量比为1-10％。一种新型高安全锂离子电池的制备方法，包括如下步骤：步骤一：将缓冲胶涂刷到负极片上；步骤二：将隔膜附着于涂刷缓冲胶的后负极片上，将缓冲胶浸润到隔膜中；步骤三：将固态正极片附着于隔膜上，即可构成锂离子电池，其中，包括固态正极片的制备步骤，其制备步骤为：按照质量比为80-90：1-5：5-12：2-10：1-5称取正极活性材料、导电剂、聚氧化乙烯、锂盐、聚偏氟乙烯，优选的质量比为：80：5：8：4：3；步骤二：以N-甲基吡咯烷酮为溶剂，将正极活性材料、导电剂、聚氧化乙烯、锂盐、聚偏氟乙烯与N-甲基吡咯烷酮溶剂进行混合，并搅拌成固含量为40％的均一正极浆料；步骤三：将步骤二得到的正极浆料浆料涂布在6μm的铝箔上，通过温度为110℃，速度为0.5m/min的干燥，辊压及裁切后，制得固态正极片，包括负极片的制备步骤，其制备步骤为：步骤一：按照质量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型高安全锂离子电池，其特征在于：所述锂离子电池本体包括固态正极片、隔膜、缓冲胶和负极片，所述固态正极片和负极片在隔膜的上下端面，所述缓冲胶位于负极片和隔膜中。

【技术特征摘要】
1.一种新型高安全锂离子电池，其特征在于：所述锂离子电池本体包括固态正极片、隔膜、缓冲胶和负极片，所述固态正极片和负极片在隔膜的上下端面，所述缓冲胶位于负极片和隔膜中。2.根据权利要求1所述的一种新型高安全锂离子电池，其特征在于：所述隔膜为聚烯烃隔膜，包括单层PP、单层PE、PP+陶瓷涂覆、PE+陶瓷涂覆、双层PP/PE、双层PP/PP或三层PP/PE/PP。3.根据权利要求1所述的一种新型高安全锂离子电池，其特征在于：所述缓冲胶由溶剂、锂盐及添加剂构成。4.根据权利要求3所述的一种新型高安全锂离子电池，其特征在于：所述锂盐包括高氯酸锂(LiClO4)，六氟砷酸锂(LiAsF6)，四氟硼酸锂(LiBF4)，六氟磷酸锂(LiPF6)，三氟甲基磺酸锂(LiCF3SO3)，双(三氟甲基磺酸)亚胺锂(LiTFSI)，三(三氟甲基磺酸)甲基锂(LiC(CF3SO2)3)，双草酸硼酸锂(LiBOB)其中的一种或者几种，其浓度为0.2-3mol/L。5.根据权利要求4所述的一种新型高安全锂离子电池，其特征在于：所述溶剂包含离子液体、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸(二)乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)其中的一种或者几种。6.根据权利要求5所述的一种新型高安全锂离子电池，其特征在于：离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑双(三氟甲磺酰)亚胺，1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐。7.根据权利要求3所述的一种新型高安全锂离子电池，其特征在于：所述的添加剂包含聚环氧乙烯(PEO)、聚碳酸乙烯酯(PEC)、聚三亚甲基碳酸酯(PTMC)、聚碳酸丙烯酯(PPC)、聚硅氧烷、氟代甲基碳酸酯、氟代乙基碳酸酯、碳酸亚乙烯酯(VC)其中的一种或者几种，其质量比为1-10％。8.一种新型高安全锂离子电池的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：将缓冲胶涂刷到负极片上；步骤二：...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯玉川，李峥，何泓材，刘京亮，熊伟强，杨帆，南策文，
申请(专利权)人：清陶昆山能源发展有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32