一种锂离子电池制造技术

本发明专利技术涉及一种锂离子电池，属于电池领域。本发明专利技术的锂离子电池，包括正极极片和负极极片；所述正极极片包括集流体以及在远离集流体方向上依次设置的硬弹性涂层、正极活性材料层；所述正极活性材料层涂覆在所述硬弹性涂层上；所述硬弹性涂层主要由硬弹性颗粒、导电剂、粘结剂组成；所述硬弹性颗粒为硬弹性聚合物微球和/或硬弹性聚合物复合微球；所述硬弹性聚合物复合微球为核壳结构，包括无机颗粒内核以及包覆在无机颗粒内核表面的硬弹性聚合物外壳。本发明专利技术的锂离子电池具有硬弹性涂层，能够缓冲电池的正极极片应力，减缓电池循环中内阻的增大和电池容量的衰减。的增大和电池容量的衰减。的增大和电池容量的衰减。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池


[0001]本专利技术涉及一种锂离子电池，属于锂二次电池领域。

技术介绍

[0002]锂离子电池由于具有比容量大、充放电寿命长、无记忆效应、环境污染小等优点，在电动车、储能、3C等新能源产业的应用越来越广泛，不同应用领域特别是电动车领域对锂电池的性能要求也越来越高，譬如更高的循环性能和环境适应性。
[0003]锂离子电池的性能很大程度上取决于电极的结构，锂离子电池极片的活性材料层是一种颗粒组成的涂层，均匀的涂敷在金属集流体上，主要由三部分组成：(1)活性物质颗粒；(2)导电剂；(3)黏结剂。锂离子电池工作时电解液渗入多孔电极的孔隙中，在液
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固两相界面上进行电极反应。
[0004]在锂离子电池的前期循环过程中，材料老化问题较小，在后期的循环中，当疲劳机制出现时，正极开裂和表面老化问题对整体正极容量衰减和阻抗增长产生累积和/或竞争效应，致使电池循环性能恶化加剧，表现出电池循环衰减明显，循环性能从而在实际应用中受到了很大程度的影响。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种锂离子电池，减缓了长期充放电后正极极片表面的开裂及老化，具有良好的循环性能。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]一种锂离子电池，包括正极极片和负极极片；所述正极极片包括集流体以及在远离集流体方向上依次设置的硬弹性涂层、正极活性材料层；所述正极活性材料层涂覆在所述硬弹性涂层上；所述硬弹性涂层主要由硬弹性颗粒、导电剂、粘结剂组成；所述硬弹性颗粒为硬弹性聚合物微球和/或硬弹性聚合物复合微球；所述硬弹性聚合物复合微球为核壳结构，包括无机颗粒内核以及包覆在无机颗粒内核表面的硬弹性聚合物外壳。
[0008]本专利技术的锂离子电池具有硬弹性涂层，硬弹性涂层既有弹性又具有机械硬度，能够减缓正极活性材料层在充放电中因厚度反复膨胀收缩导致的应变疲劳、多次循环后正极的开裂，即硬弹性涂层不仅能缓冲电池的正极极片应力，使其厚度形变小，又能保护正极表面，减缓电池循环中内阻的增大和电池容量的衰减，改善电池的循环性能。
[0009]进一步地，所述硬弹性涂层涂覆在集流体的一面或两面。集流体表面硬弹性涂层能够增加正极活性层与集流体的粘附力，避免电池正极活性材料层的松动或脱落，能够抑制正极片电阻的增大。
[0010]进一步地，所述硬弹性聚合物微球中的硬弹性聚合物和硬弹性聚合物外壳中的硬弹性聚合物的玻璃化转变温度均≥150℃。锂离子电池在正常工作中的内部温度≤75℃，因此在电池正常工作过程中硬弹性聚合物具有化学结构的稳定性。
[0011]进一步地，所述硬弹性聚合物微球中的硬弹性聚合物、硬弹性聚合物外壳中的硬
弹性聚合物独立选自氟代烯烃类聚合物、交联型聚合物、线性聚合物中的一种或两种；所述交联型聚合物、线性聚合物均包括带有氰基和/或苯环的支链的单体单元。所述氟代烯烃类聚合物为聚四氟乙烯、聚全氟丙烯、聚全氟乙丙烯、部分氟代的丙烯的高分子聚合物、部分氟代的乙烯的高分子聚合物中的一种或任意组合。
[0012]进一步地，所述交联型聚合物为交联型聚丙烯腈。所述交联型聚丙烯腈的单体为丙烯腈和N,N
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亚甲基双丙烯酰胺。所述线性聚合物为苯乙烯
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丙烯腈
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马来酸酐共聚物。
[0013]进一步地，所述导电剂为金属导电材料和/或碳基导电材料。更进一步地，所述金属导电材料为金属粉。
[0014]进一步地，所述金属导电材料为金粉、钛粉、铝粉中的一种或任意组合。所述碳基导电材料为石墨烯、乙炔黑、炭黑、石墨、碳纳米管中的一种或任意组合。
[0015]进一步地，所述无机颗粒内核为固态无机氧化物、金属磷酸盐、金属碳酸盐、金属硫酸盐、金属卤化物中的一种或任意组合。具有较高硬度的无机颗粒内核和聚合物的外壳组成的硬弹性聚合物复合微球，既保证了硬弹性涂层在正极极片加工过程要求具备的硬质性，避免硬弹性涂层在辊压过程中被损坏，又保证了电池循环所需要的相对形变的弹性。
[0016]进一步地，所述无机氧化物为二氧化硅和/或金属氧化物。所述金属氧化物为三氧化二铝、二氧化锡、氧化铁、氧化铟、氧化锌、氧化锆、二氧化钛、氧化镁中的一种或任意组合。所述金属磷酸盐为磷酸钙和/或磷酸铁。所述金属碳酸盐为碳酸镁、碳酸钙、碳酸锂中的一种或任意组合。所述金属硫酸盐为硫酸钡、硫酸铜、硫酸锌中的一种或任意组合。所述金属卤化物为氟化锂和/或氟化铜。
[0017]进一步地，所述粘结剂为水溶型粘结剂和/或有机溶剂型粘结剂。更进一步地，水溶型粘结剂为羟甲基纤维素钠，有机溶剂型粘结剂为聚偏氟乙烯、聚苯胺或丁苯橡胶。
[0018]进一步地，所述粘结剂为硬弹性涂层的1wt％～30wt％，所述硬弹性颗粒为硬弹性涂层的20wt％～60wt％，所述导电剂为硬弹性涂层的30wt％～50wt％。更进一步地，所述粘结剂为硬弹性涂层的10wt％～15wt％，所述硬弹性颗粒为硬弹性涂层的50wt％～60wt％，所述导电剂为硬弹性涂层的30wt％～35wt％。
[0019]进一步地，所述硬弹性涂层的制备方法包括以下步骤：将粘结剂、硬弹性颗粒、导电剂与液态载体混匀，得到第一涂覆浆料，然后将第一涂覆浆料涂覆后干燥即得。更进一步地，硬弹性涂层在制备时采用的液态载体为有机溶剂或水，有机溶剂为N,N
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二甲基吡咯烷酮(NMP)。
[0020]进一步地，所述第一涂覆浆料的固含量为1％～50％。更进一步地，第一涂覆浆料的固含量为25％～40％。
[0021]进一步地，所述集流体为金属集流体。本专利技术的锂离子电池中含有硬弹性聚合物，硬弹性聚合物不溶于电解液，当正极集流体为金属集流体时，硬弹性聚合物能够将金属集流体与正极活性材料、电解液物理隔离，减缓金属集流体的化学腐蚀。
[0022]进一步地，所述金属集流体的厚度为3μm～20μm。
[0023]进一步地，所述正极活性材料层包括正极活性材料，所述硬弹性颗粒的D50粒径大于正极活性材料的D10粒径，且小于正极活性材料的D50粒径。硬弹性颗粒的D50粒径小于正极活性材料的D10粒径会导致大部分聚合物颗粒在正极极片辊压之后被挤压，填充正极活性材料的间隙，进而失去硬弹性涂层的功能，聚合物颗粒的D50粒径大于正极材料的D50粒
径时，会导致硬弹性涂层与正极活性活性材料层的接触面的导电剂分布不均，增加界面电阻，从而增加电池的内阻。
[0024]进一步地，所述硬弹性涂层的厚度为0.1μm～10μm。所述硬弹性颗粒的D50粒径为0.1μm～5μm。进一步优选地，硬弹性涂层的厚度为3μm～8μm，硬弹性颗粒的D50粒径为0.5μm～2μm。
[0025]进一步地，所述正极活性材料层包含正极粘结剂、正极活性材料、正极导电剂，正极活性材料层的制备方法包括以下步骤：将正极粘结剂、正极活性材料、正极导电剂与液态载体混匀，得到第二涂覆浆料，然后将第二涂覆浆料涂覆在正极集流体上，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池，其特征在于，包括正极极片和负极极片；所述正极极片包括集流体以及在远离集流体方向上依次设置的硬弹性涂层、正极活性材料层；所述正极活性材料层涂覆在所述硬弹性涂层上；所述硬弹性涂层主要由硬弹性颗粒、导电剂、粘结剂组成；所述硬弹性颗粒为硬弹性聚合物微球和/或硬弹性聚合物复合微球；所述硬弹性聚合物复合微球为核壳结构，包括无机颗粒内核以及包覆在无机颗粒内核表面的硬弹性聚合物外壳。2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述硬弹性涂层涂覆在集流体的一面或两面。3.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述硬弹性聚合物微球中的硬弹性聚合物和硬弹性聚合物外壳中的硬弹性聚合物的玻璃化转变温度均≥150℃。4.根据权利要求1或3所述的锂离子电池，其特征在于，所述硬弹性聚合物微球中的硬弹性聚合物、硬弹性聚合物外壳中的硬弹性聚合物独立选自氟代烯烃类聚合物、交联型聚合物、线性聚合物中的一种或两种；所述交联型聚合物、线性聚合物均包括带有氰基和/或苯环的支链的单体单元；所述氟代烯烃类聚合物为聚四氟乙烯、聚全氟丙烯、聚全氟乙丙烯、部分氟代的丙烯的高分子聚合物、部分氟代的乙烯的高分子聚合物中的一种或任意组合。5.根据权利要求4所述的锂离子电池，其特征在于，所述交联型聚合物为交联型聚丙烯腈；所述交联型聚丙烯腈的单体为丙烯腈和N,N
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亚甲基双丙烯酰胺；所述线性聚合物为苯乙烯
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丙烯腈
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【专利技术属性】
技术研发人员：李肖肖，张利伟，刘吉云，何舟影，
申请(专利权)人：洛阳储变电系统有限公司，
类型：发明
国别省市：