一种正极片及其制备方法和锂离子电池技术

本发明专利技术属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种正极片及其制备方法和锂离子电池，包括：正极集流体，一侧表面设置有第一涂覆区和空箔区，第一涂覆区与空箔区并列设置，另一侧表面设置有第二涂覆区；安全涂层，设置于第一涂覆区和第二涂覆区，电阻为0.13Ω～3Ω；绝缘层，设置于空箔区；以及正极活性层，设置于安全涂层的外表面。本发明专利技术的正极片在正极集流体的两侧表面均设置有安全涂层，增加正极集流体与正极涂层之间的粘接力，在针刺测试、单边测试、异物挤压测试时，阻隔正极集流体与负极活性涂层接触发生短路，而且安全涂层具有一定的内阻，能够增加电芯内阻，减少短路电流，提高电芯热冲击与外部短路性能。冲击与外部短路性能。冲击与外部短路性能。

【技术实现步骤摘要】
一种正极片及其制备方法和锂离子电池


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，尤其涉及一种正极片及其制备方法和锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池因为具有比能量高、续行能力强、循环寿命长、工作范围宽，充电时间短、可以大电流放电等优点，被广泛的应用于电动汽车等动力领域以及手机、手表、平板、笔记本等消费领域。
[0003]随着锂离子电池逐渐向快充、高能量密度等领域发展，电芯带来的安全问题逐渐成为大家关注的重点。锂离子电池机械滥用安全测试如针刺，单边挤压，异物挤压是大家在关注的一个方向。
[0004]锂离子电池在针刺、单边挤压、异物挤压等测试过程中会出现四种接触短路，“正极活性物质与负极活性物质”、“正极活性物质与负极集流体”、“正极集流体与负极活性物质”、“正极集流体与负极集流体”。其中在四种短路方式中，最容易发生热失控的短路方式为“正极集流体与负极活性物质”之间的短路。
[0005]现有的隔膜与电解液改善电芯安全能力有限，更多的用于热冲击等热滥用安全改善，对于针刺，单边挤压、异物挤压等机械滥用安全改善无明显效果。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种正极片，能够解决极片不能通过针刺、单边挤压、异物挤压的机械性能测试的问题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]一种正极片，包括：
[0009]正极集流体，一侧表面设置有第一涂覆区和空箔区，第一涂覆区与空箔区并列设置，另一侧表面设置有第二涂覆区；
[0010]安全涂层，设置于第一涂覆区和第二涂覆区，安全涂层的电阻为0.13Ω～3Ω；绝缘层，设置于空箔区；
[0011]以及正极活性层，设置于安全涂层的外表面。
[0012]本专利技术的正极片在正极集流体的两侧表面设置有安全涂层，增加正极集流体与正极活性层的粘接力以及机械强度，使极片为机械滥用测试过程中不发生脱落，防止铝箔与负极活性物质直接接触，同时安全涂层具有一定的内阻，减小短路过程中的电流，安全涂层干膜膜片电阻为0.13～3Ω。
[0013]本专利技术相对于对电解液添加剂、隔膜改善的电芯具有更安全的机械滥用，耗时更短，工艺更加简单，通过控制无机填料和导电剂添加量，使安全涂层膜片电阻范围为0.13～3Ω，针刺过程中增加短路电阻，减小短路电流，较小短路过程产生的热量，对电芯的对电芯针刺、单边挤压、异物挤压测试改善效果更加明显。同时本专利技术安全涂层干膜膜片电阻范围
为0.13～3.0Ω，增大电芯内阻，对热冲击与外部短路有一定的改善作用。
[0014]优选地，所述安全涂层包括第一正极活性物质、无机填料、第一导电剂和第一粘接剂，第一正极活性物质、无机填料、第一导电剂、第一粘接剂的重量份数比为28～95.6:3～50:0.2～2:1～20。第一正极活性物质、无机填料、第一导电剂、第一粘接剂的重量份数比为47:5:0.5:5、50:13:1.5:15、60:13:1.5:15、70:13:1.5:15、80:13:1.5:15、90:13:1.5:15、95.8:13:3:15、90:24:2:19。
[0015]优选地，所述安全涂层的涂覆面密度为4～30mg/1540.25mm2。
[0016]优选地，所述安全涂层包括第一安全涂层和第二安全涂层，所述第一安全涂层设置于第一涂覆区，所述第二安全涂层设置于第二涂覆区；所述第一安全涂层的长度小于第二安全涂层的长度。
[0017]优选地，所述绝缘层包括第一绝缘材料和粘结剂，所述绝缘材料为氧化铝、勃姆石、氧化硅、氧化钛和聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种组合，粘接剂为聚偏氟乙烯、丁苯橡胶、聚丙烯酸、聚四氟乙烯和聚乙烯醇中一种或多种组合。
[0018]优选地，所述绝缘层与安全涂层的厚度差小于或等于7μm。避免安全涂层与绝缘层厚度差过大影响正极活性层的涂覆。
[0019]优选地，所述正极活性层包括第一活性层和第二活性层，所述第一活性层设置于第一安全涂层的外表面，所述第二活性层设置于第二安全涂层的外表面，第一活性层的长度小于第二活性层的长度。
[0020]优选地，所述正极活性层包括第二正极活性物质、第二导电剂、第二粘接剂，第二正极活性物质、第二导电剂、第二粘接剂的重量份数比为95～98:1～3:0.5～2。第二正极活性物质、第二导电剂、第二粘接剂的重量份数比为95:1:0.5、96:1:0.5、97:1:0.5、98:1:0.5、95:2:0.5、98:1:0.9、95:2:1、98:1:1.5、95:2:0.5、98:1:0.5、97:2:0.5、98:2:0.8、97:1.5:0.6。
[0021]本专利技术的目的之二在于：针对现有技术的不足，而提供一种正极片的制备方法，操作简单，可批量生产，可控性好。
[0022]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0023]一种正极片的制备方法，包括以下步骤：
[0024]步骤S1、将正极活性物质、无机填料、导电剂、粘接剂混合搅拌制得安全涂层浆料，将安全涂层浆料涂覆于正极集流体表面的第一涂覆区和第二涂覆区，干燥形成安全涂层，得到第一基片；
[0025]步骤S2、将绝缘材料和粘接剂混合制得绝缘浆料，将绝缘浆料涂覆于正极集流体表面的空箔区，干燥形成绝缘层，制得第二基片；
[0026]步骤S3、将正极活性物质、导电剂、粘接剂混合搅拌制得正极活性浆料，将正极活性浆料涂覆于安全涂层表面，烘干形成正极活性层，得到正极片。
[0027]其中，安全涂层中无机填料的添加量为3wt％～50wt％，导电剂为导电炭黑，碳纳米管，石墨烯中一种或多种混合物，导电剂添加量为0.2wt％～2wt％，导电剂作用是为安全涂层提供一定的导电性，保证电池的安全性能。第一粘接剂和/或第二粘接剂为聚偏氟乙烯、丁苯橡胶(SBR)、聚丙烯酸、聚四氟乙烯、聚乙烯醇中一种或多种混合物，粘接剂的添加量为1～20wt％，粘接剂主要作用是为安全涂层提供较强的粘接剂，防止在针刺过程中安全
涂层脱离导致铝箔与负极活性物质直接接触。
[0028]其中，绝缘层中的绝缘材料包括勃姆石、Al2O3、PMMA中的一种或者多种。所用粘接剂为聚偏氟乙烯，聚丙烯酸中一种或多种。
[0029]其中，正极活性层中的第二正极活性物质为钴酸锂、镍钴锰、磷酸锰锂、磷酸铁锂的一种或多种混合物，第二导电剂为导电炭黑、碳纳米管、石墨烯中一种或多种混合物，第二粘接剂为聚偏氟乙烯。
[0030]本专利技术的目的之三在于：针对现有技术的不足，而提供一种锂离子电池，具有良好的机械性能，能够通过针刺、单边挤压、异物挤压的机械性能测试，安全性好，使用寿命长。
[0031]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0032]一种锂离子电池，包括上述的正极片。具体地，一种锂离子电池，包括正极片、隔膜、电解液、壳体以及上述的正极片。
[0033]负极片的集流体上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正极片，其特征在于，包括：正极集流体，一侧表面设置有第一涂覆区和空箔区，第一涂覆区与空箔区并列设置，另一侧表面设置有第二涂覆区；安全涂层，设置于第一涂覆区和第二涂覆区，安全涂层的电阻为0.13Ω～3Ω；绝缘层，设置于空箔区；以及正极活性层，设置于安全涂层的外表面。2.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，所述安全涂层包括第一正极活性物质、无机填料、第一导电剂和第一粘接剂，第一正极活性物质、无机填料、第一导电剂、第一粘接剂的重量份数比为28～95.8:3～50:0.2～2:1～20。3.根据权利要求2所述的正极片，其特征在于，所述第一正极活性物质为磷酸铁锂、锰酸锂和磷酸锰铁锂中一种或多种组合，所述无机填料为氧化铝、勃姆石、氧化硅和氧化钛中的一种或多种组合，所述第一导电剂为导电炭黑、碳纳米管、石墨烯和碳纤维中的一种或者多种组合，所述第一粘接剂为聚偏氟乙烯、丁苯橡胶、聚丙烯酸、聚四氟乙烯、聚乙烯醇中一种或者多种组合。4.根据权利要求1或2所述的正极片，其特征在于，所述安全涂层的涂覆面密度为4～30mg/1540.25mm2。5.根据权利要求1或2所述的正极片，其特征在于，所述安全涂层包括第一安全涂层和第二安全涂层，所述第一安全涂层设置于第一涂覆区，所述第二安全涂层设置于第二涂覆区；所述第一安全涂层的长度小于第二安全涂层的长度。6.根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，所述绝缘层包括第一绝缘材料和粘结剂，所述绝缘材料为氧化铝、勃姆石、氧化硅、氧化钛和聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种组合，粘接剂为聚偏氟乙烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭远高，王铭雪，黄旭，陈杰，
申请(专利权)人：惠州锂威新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：