一种正极片和锂离子电池制造技术

本发明专利技术提供一种正极片和锂离子电池。本发明专利技术第一方面提供了一种正极片，所述正极片包括正极集流体、功能层和第一安全涂层；其中，所述正极集流体的上表面和下表面均包括第一涂覆区和第二涂覆区，所述第一涂覆区上设置有所述第一安全涂层；所述第二涂覆区上设置有所述功能层，且所述功能层在远离所述正极集流体的方向上依次包括第二安全涂层和正极活性层。本发明专利技术提供的正极片，通过在正极集流体表面设置第一安全涂层，可有效阻止正极集流体与负极活性层接触，增加针刺过程中的短路内阻，阻止温度上升，提高了锂离子电池的穿刺通过率。

【技术实现步骤摘要】
一种正极片和锂离子电池
本专利技术涉及一种正极片和锂离子电池，涉及锂离子电池

技术介绍
随着消费类电子和电动汽车的迅猛发展，锂离子电池已成为其理想的供电装置，与此同时，也对锂离子电池的安全性提出了更高的要求。根据锂离子电池制作工艺的不同，可分为叠片工艺和卷绕工艺，其中，卷绕工艺是将正极片、负极片和隔膜以卷绕的方式制备得到电芯，因此由卷绕工艺制备得到的电芯也称为卷芯，在制备得到卷芯后即可经封装、注液等工序制备得到锂离子电池。一般的卷芯采用正极片收尾，即卷芯最外层为正极集流体，当卷芯在高SOC下发生穿刺情况时，其内部易发生短路，容易造成冒烟、起火的问题。因此如何提高通过卷绕工艺制备得到的锂离子电池的穿刺通过率受到了越来越多的关注。
技术实现思路
本专利技术提供了一种正极片，用于提高锂离子电池的穿刺通过率。本专利技术第一方面提供了一种正极片，所述正极片包括正极集流体、功能层和第一安全涂层；其中，所述正极集流体的上表面和下表面均包括第一涂覆区和第二涂覆区，所述第一涂覆区上设置有所述第一安全涂层；所述第二涂覆区上设置有所述功能层，且所述功能层在远离所述正极集流体的方向上依次包括第二安全涂层和正极活性层。本专利技术提供了一种正极片，由于正极集流体与负极活性层的接触是造成锂离子电池起火的主要原因，因此，本专利技术在裸露的正极集流体表面设置第一安全涂层，以提高锂离子电池的穿刺通过率，例如，图1为本专利技术一实施例提供的正极片的结构示意图，如图1所示，正极集流体101的上表面和下表面均包括第一涂覆区和第二涂覆区，所述第一涂覆区上设置有所述第一安全涂层102，第二涂覆区上设置有功能层，且所述功能层在远离所述正极集流体的方向上依次包括第二安全涂层103和正极活性层104，即第二安全涂层103设置在正极集流体101上表面和下表面的第二涂覆区，正极活性层104设置在第二安全涂层远离正极集流体101的表面。本专利技术提供的正极片，通过在正极集流体表面设置第一安全涂层，可有效阻止正极集流体与负极活性层接触，增加针刺过程中的短路内阻，阻止温度上升，提高锂离子电池的穿刺通过率。在一种实施方式中，所述第一安全涂层包括无机粒子，所述无机粒子为CuO、Gd2O、Lu2O3、Sm2O3、NiO、SiO2、Al2O3、TiO2、WO3、ZnO、Ag2Se、MoS2、ZrO2、Y2O3、SiC、CeO2、SnO2、Al2O3/Ag/ZnO、Al2O3/CdS、Al2O3/MgO、Al2O3/ZnO、Al(OH)3、Mg(OH)2、Ca(OH)2、Ba2SO4、γ-AlOOH中的一种或多种。进一步地，所述无机粒子的D10为0.05-0.3μm，D50为0.5-1.5μm，D90小于4.5μm，比表面积为0.1-16m2/g。当本专利技术提供的正极片通过卷绕工艺制备得到卷芯时，以图1所示的正极片的最左侧为卷绕中心，根据卷芯的实际生产需要进行卷绕，第一安全涂层位于远离卷绕中心的位置，例如，图2为本专利技术一实施例提供的锂离子电池的结构示意图，如图2所示，其包括由内向外卷绕的正极片100、负极片200和隔膜(图中未示出)，从图2可以看出，正极集流体无功能层覆盖的区域均覆盖第一安全涂层，且第一安全涂层位于卷芯外层，本领域技术人员知晓，锂离子电池制备过程中，需要使用胶带将最外层的第一安全涂层与外壳胶粘，防止锂离子电池跌落过程因极片翻折导致的短路风险，因此，为了进一步提高锂离子电池的跌落通过率，可以选取表面粗糙的填料添加在第一安全涂层中，从而提高第一安全涂层与胶带的剥离强度，提高锂离子电池的跌落通过率，具体地：所述第一安全涂层包括填料，所述填料为钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、磷酸钒锂、磷酸钒氧锂、富锂锰基材料、镍钴铝酸锂、钛酸锂、铝纤维和硅酸铝纤维中的一种或多种；本专利技术所选取的填料为本领域常见材料，具有稳定性高，不与电解液以及活性物质发生电化学反应的优点，同时上述材料易获得，具有经济效益和实际应用价值。根据填料形状的不同，将填料进一步分为颗粒填料和纤维填料，其中，颗粒填料的粒径不宜过大，否则会影响第一安全涂层的致密性，进而影响锂离子电池的安全性，具体地，所述钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、磷酸钒锂、磷酸钒氧锂、富锂锰基材料、镍钴铝酸锂和钛酸锂的D10为0.01-0.5μm，D50为0.02-1.5μm，D90为1.6-4.0μm，比表面积为0.1-15m2/g；纤维填料的直径和长度也不宜过高，否则会影响第一安全涂层的厚度和致密性，此外，纤维长度过长也不利于纤维填料的分散，具体地，所述铝纤维和硅酸铝纤维的直径为0.1-3μm，长度为1-20μm。本申请专利技术人进一步研究发现，随着第一安全涂层中填料的质量分数的不断增加，锂离子电池的穿刺通过率反而会降低，因此，为了兼顾锂离子电池的穿刺通过率和跌落通过率，所述填料的质量不大于所述第一安全涂层质量的40％。进一步地，本申请专利技术人测试了第一安全涂层与固定胶带之间的剥离强度，测试结果显示，第一安全涂层与固定胶带之间的剥离力为3-30N/m，当第一安全涂层包括上述填料时，可进一步提高第一安全涂层与固定胶带之间的剥离力，提高锂离子电池的跌落通过率，提高安全性。此外，热失控也是影响锂离子电池安全性的重要因素之一，为了进一步提高锂离子电池的安全性，第一安全涂层也可以包括导电剂，导电剂为本领域常见材料，其导热性能较好，当锂离子电池发生热失控时，导电剂可防止热量发生聚集，从而降低锂离子电池的局部温度，提高锂离子电池的安全性；此外，由于导电剂的粒径在纳米级别，比表面积高，孔隙多，可有效吸收锂离子电池电芯和外壳之间的电解液，提高电解液的注液效率，因此，在第一安全涂层中添加导电剂有助于防止锂离子电池内部温度的聚集，提高锂离子电池的安全性，但是，导电剂的含量不宜过高，否则会影响第一安全涂层的内阻，降低锂离子电池的穿刺通过率，因此，需对导电剂的含量进行控制，使得第一安全涂层和正极集流体的总体积内阻在10-200Ω，总体积内阻是指第一安全涂层和正极集流体作为整体的体积内阻，测试使用ACCFILM膜片电阻测试系统进行电阻测试，将包含第一安全涂层的正极片放置于测试压头之间进行测试。导电剂可以为本领域的常规材料，例如，导电剂为炭黑、碳纤维、碳纳米管、石墨、石墨烯、金属粉末、复合导电材料、导电陶瓷粉末中的一种或多种。本领域技术人员可依据实际需要选择第一安全涂层的材料，例如，第一安全涂层包括无机粒子；或者包括无机粒子和导电剂；再或者包括无机粒子和填料；再或者包括无机粒子、填料和导电剂，此外，为了使第一安全涂层与正极集流体进行粘结，第一安全涂层中还包括粘结剂，具体地，所述粘结剂选自聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素纳、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯、丁苯橡胶、聚醚砜、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、苯乙烯-丁二烯橡胶、苯乙烯-丙烯酸丁酯共本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种正极片，其特征在于，所述正极片包括正极集流体、功能层和第一安全涂层；/n其中，所述正极集流体的上表面和下表面均包括第一涂覆区和第二涂覆区，所述第一涂覆区上设置有所述第一安全涂层；所述第二涂覆区上设置有所述功能层，且所述功能层在远离所述正极集流体的方向上依次包括第二安全涂层和正极活性层。/n

【技术特征摘要】
1.一种正极片，其特征在于，所述正极片包括正极集流体、功能层和第一安全涂层；
其中，所述正极集流体的上表面和下表面均包括第一涂覆区和第二涂覆区，所述第一涂覆区上设置有所述第一安全涂层；所述第二涂覆区上设置有所述功能层，且所述功能层在远离所述正极集流体的方向上依次包括第二安全涂层和正极活性层。


2.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，所述第一安全涂层包括无机粒子，所述无机粒子为CuO、Gd2O、Lu2O3、Sm2O3、NiO、SiO2、Al2O3、TiO2、WO3、ZnO、Ag2Se、MoS2、ZrO2、Y2O3、SiC、CeO2、SnO2、Al2O3/Ag/ZnO、Al2O3/CdS、Al2O3/MgO、Al2O3/ZnO、Al(OH)3、Mg(OH)2、Ca(OH)2、Ba2SO4、γ-AlOOH中的一种或多种。


3.根据权利要求1或2所述的正极片，其特征在于，所述第一安全涂层包括填料，所述填料为钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、磷酸钒锂、磷酸钒氧锂、富锂锰基材料、镍钴铝酸锂、钛酸锂、铝纤维和硅酸铝纤维中的一种或多种，所述填料的质量不大于所述第一安全涂层质量的40％。


4.根据权利要求3所述的正极片，其特征在于，所述钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴锰酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：张双虎，彭宁，
申请(专利权)人：珠海冠宇电池股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44