一种含陶瓷涂层的锂电池极片结构及其制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种含陶瓷涂层的锂电池极片结构，包括极片本体，所述极片本体包括集流体和涂覆在集流体上的浆料膜片，所述浆料膜片上均匀开设有微孔，所述微孔贯穿浆料膜片的两侧表面；所述浆料膜片至少一表面涂覆有陶瓷涂层；而且还公开了该极片的制备工艺，本发明专利技术具有较高的循环寿命，安全性能也大大提高，具有广阔的市场前景。

【技术实现步骤摘要】
一种含陶瓷涂层的锂电池极片结构及其制备工艺
本专利技术属于锂电池领域，特别涉及一种含陶瓷涂层的锂电池极片结构及其制备工艺。
技术介绍
随着锂离子电池的广泛使用，锂离子电池的安全是我们需要优先考虑的问题，特别是乘用车等关系到我们生命财产安全的领域，安全更是重中之重，为了确保锂离子电池的安全性，人们设计了多种安全性测试来保证锂离子电池在滥用的情况下的安全性，因此如何通过电池结构设计确保锂离子电池能够通过安全性测试，从而保证在使用中的安全性，就是我们需要考虑的问题，其中热失控是锂离子电池最为严重的安全问题，热失控往往伴随着起火、浓烟等严重的后果，对于锂离子电池使用者的生命和财产安全构成了很大的威胁，我们对于锂离子电池热失控的检测主要是基于电池温度，根据研究，热失控的起因一般都是因为机械滥用、电滥用等导致短时间内产生大量热量，受到锂离子电池热扩散条件的限制，热量大量在锂离子电池内部积累，引起正负极活性物质分解、释放活性氧，进一步导致电解液的氧化分解，产生更多的热量，最终引起锂离子电池的热失控，因此对于锂离子电池安全性的控制主要是基于对其温度的监控，现有技术中在隔膜的涂层上进行研究，具有一定的效果，但是仍然存在一定的问题，因此，申请人提出本申请。本专利技术提到的油系为不溶于水的粘结剂，水系为溶于水的粘结剂。
技术实现思路
为了解决上述存在的问题，本专利技术公开了一种含陶瓷涂层的锂电池极片结构，包括极片本体，所述极片本体包括集流体和涂覆在集流体上的浆料膜片，所述浆料膜片上均匀开设有微孔，所述微孔贯穿浆料膜片的两侧表面；所述浆料膜片至少一表面涂覆有陶瓷涂层。优选地，所述极片本体为负极极片，所述浆料膜片包括负极活性物质、第一粘接剂、导电剂以及极片溶剂。优选地，所述极片本体为正极极片，所述浆料膜片包括正极活性物质、第一粘接剂、导电剂以及极片溶剂。优选地，所述陶瓷涂层包括陶瓷粉体、分散剂、第二粘结剂以及溶剂。优选地，所述第一粘接剂为聚偏二氟乙烯、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯、聚四氟乙烯一种或两种以上的混合物；所述第二粘结剂为羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、水系胶中的一种或两种以上的混合物。优选地，所述微孔为0.01-0.1mm。优选地，所述导电剂为导电石墨、乙炔黑、碳纳米管、纳米粉、石墨烯中的一种或者两种以上的混合物；所述集流体为铜箔、铝箔、泡沫铜、三维铜箔中的一种或两种以上的组合箔材；所述极片溶剂和所述溶剂为去离子水、乙醇、N-甲基吡咯烷酮、丙酮或碳酸酯。优选地，所述陶瓷涂层中陶瓷粉体：分散剂：第二粘结剂的质量比为100：0.5-3：2-5。优选地所述溶剂的质量为所述陶瓷粉体质量的100～2500％。本专利技术还公开了上述任何一种含陶瓷涂层的锂电池极片结构的制备工艺，包含以下步骤：S1：将活性物质、第一粘结剂和导电剂加入极片溶剂中，搅拌均匀得到混合物浆料；S2：将混合物浆料均匀地涂覆在集流体的两侧表面，然后烘干、辊压得到浆料膜片；S3：在浆料膜片上均匀冲击出微孔，得到带有微孔的电池极片；S4：陶瓷涂层浆料制备：将分散剂与溶剂加入搅拌桶中，搅拌2-3小时形成均匀透明的高分子聚合物浆料，备用；然后将陶瓷粉体、第二粘结剂加入高分子聚合物浆料中，搅拌2-3小时，使陶瓷粉体颗粒均匀的分散在高分子聚合物浆料中，制成陶瓷涂层浆料；S5：陶瓷涂层极片制备：将陶瓷涂层浆料涂覆在步骤S3中所述电池极片的表面，涂覆厚度为2-5μm，70-110℃干燥。本专利技术的有益效果：(1)通过在浆料膜片上冲孔，得到的锂电池极片上的浆料膜片具有若干微孔，从而增大锂离子电池中的活性物质的导电界面，减小界面电阻，提高吸效率和保液量，提高电极的倍率充放电性能和循环寿命，满足对动力电池快速充放电和使用寿命的要求。(2)本专利技术的带有微孔的锂离子电池极片与传统的无孔负极片相比，能够更加充分发挥活性物质的性能。另外，本专利技术电池极片通过设置陶瓷涂层增加了极片的厚度，提高电池能量密度及电池的安全性能，同时改变极片间电荷迁移路径，提高生产效率，降低电池的制造成本。(3)本专利技术在浆料膜片上再涂覆一层陶瓷涂层，能够有效防止锂枝晶的产生；(4)本专利技术采用油系陶瓷涂层涂覆在水系负极上，附着力更优异，电池性能更好，寿命更长；若陶瓷涂层与负极使用相同粘结剂体系(油系或水系)时，在涂覆陶瓷涂层过程中，陶瓷涂层中的水分会渗入负极极片中，使负极发生溶胀现象，造成负极与铜箔剥离。若陶瓷涂层使用水系粘结剂时，由于陶瓷材料为粒径较小的陶瓷粉体颗粒，具有很高的比表面积以及多孔结构，烘烤过程很难将水分完全烘出干净。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2是实施例1-5以及对比例1-4制成的电池的性能值比较图；1-集流体，2-浆料膜片，201-微孔，3-陶瓷涂层。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合实施例对本专利技术做进一步说明，应该理解的是，这些实施例仅用于例证的目的，绝不限制本专利技术的保护范围。如图1所示，一种含陶瓷涂层的锂电池极片结构，包括极片本体，所述极片本体包括集流体1和涂覆在集流体1上的浆料膜片2，所述浆料膜片2上均匀开设有微孔201，所述微孔201贯穿浆料膜片2的两侧表面；所述浆料膜片2至少一表面涂覆有陶瓷涂层3。所述极片本体为负极极片，所述浆料膜片2包括负极活性物质、第一粘接剂、导电剂以及极片溶剂。所述极片本体为正极极片，所述浆料膜片2包括正极活性物质、第一粘接剂、导电剂以及极片溶剂。所述陶瓷涂层3包括陶瓷粉体、分散剂、第二粘结剂以及溶剂。所述第一粘接剂为聚偏二氟乙烯、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯、聚四氟乙烯一种或两种以上的混合物；所述第二粘结剂为羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、水系胶中的一种或两种以上的混合物。所述微孔为0.01-0.1mm。所述导电剂为导电石墨、乙炔黑、碳纳米管、纳米粉、石墨烯中的一种或者两种以上的混合物；所述集流体为铜箔、铝箔、泡沫铜、三维铜箔中的一种或两种以上的组合箔材，所述极片溶剂和所述溶剂为去离子水、乙醇、N-甲基吡咯烷酮、丙酮或碳酸酯。所述陶瓷涂层3中陶瓷粉体：分散剂：第二粘结剂的质量比为100：0.5-3：2-5。所述溶剂的质量为所述陶瓷粉体质量的100～2500％。上述的一种含陶瓷涂层的锂电池极片结构的制备工艺，包含以下步骤：S1：将活性物质、第一粘结剂和导电剂加入极片溶剂中，搅拌均匀得到混合物浆料；S2：将混合物浆料均匀地涂覆在集流体1的两侧表面，然后烘干、辊压得到浆料膜片2；S3：在浆料膜片2上均匀冲击出微孔201，得到带有微孔的电池极片；S4：陶瓷涂层浆料制备：将分散剂与溶剂加入搅拌桶中，搅拌2-3小时形成均匀透明的高分子聚合物浆料，备用；然后将陶瓷粉体、第二粘结剂加入高分子聚合物浆料中，搅拌2-3小时，使陶瓷粉体颗粒均匀的分散在高分子聚合物浆料中，制成陶瓷涂层浆料；S5：陶瓷涂层极片制备：将陶瓷涂层浆料涂覆在所述电池极片的表面，涂覆厚度为2-5μm，70-110℃干燥实施例1将按照重量份数算将75份人造石墨、10份导电石墨、10份水系胶(LA132)加入100份去离子水中搅拌均匀，制备出均匀的混合物浆料，再将均匀的混合物浆料涂覆在铜箔表面。用烤箱烘干，按照1.4g/cm3的压实密度进行辊压，得到负极极片。然后将负极极片冲孔，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含陶瓷涂层的锂电池极片结构，包括极片本体，其特征在于：所述极片本体包括集流体(1)和涂覆在集流体(1)上的浆料膜片(2)，所述浆料膜片(2)上均匀开设有微孔(201)，所述微孔(201)贯穿浆料膜片(2)的两侧表面；所述浆料膜片(2)至少一表面涂覆有陶瓷涂层(3)。

【技术特征摘要】
1.一种含陶瓷涂层的锂电池极片结构，包括极片本体，其特征在于：所述极片本体包括集流体(1)和涂覆在集流体(1)上的浆料膜片(2)，所述浆料膜片(2)上均匀开设有微孔(201)，所述微孔(201)贯穿浆料膜片(2)的两侧表面；所述浆料膜片(2)至少一表面涂覆有陶瓷涂层(3)。2.根据权利要求1所述的一种含陶瓷涂层的锂电池极片结构，其特征在于：所述极片本体为负极极片，所述浆料膜片(2)包括负极活性物质、第一粘接剂、导电剂以及极片溶剂。3.根据权利要求1所述的一种含陶瓷涂层的锂电池极片结构，其特征在于：所述极片本体为正极极片，所述浆料膜片(2)包括正极活性物质、第一粘接剂和导电剂以及极片溶剂。4.根据权利要求2或3所述的一种含陶瓷涂层的锂电池极片结构，其特征在于：所述陶瓷涂层(3)包括陶瓷粉体、分散剂、第二粘结剂以及溶剂。5.根据权利要求4所述的一种含陶瓷涂层的锂电池极片结构，其特征在于：所述第一粘接剂为聚偏二氟乙烯、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯、聚四氟乙烯一种或两种以上的混合物；所述第二粘结剂为羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、水系胶中的一种或两种以上的混合物；所述极片溶剂和所述溶剂为去离子水、乙醇、N-甲基吡咯烷酮、丙酮或碳酸酯。6.根据权利要求4所述的一种含陶瓷涂层的锂电池极片结构，其特征在于：所述微孔直径为0.01-0.1mm。7.根据权利要求2或3所述的一种含陶瓷...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯伟，侯民，郭农庆，
申请(专利权)人：江西力能新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江西,36