一种锂离子电池极片及其制备方法技术

本发明专利技术属于电池的技术领域，具体涉及一种锂离子电池极片，包括集流体；活性物质层，涂覆在所述集流体表面；安全涂层，涂覆在所述活性物质层的表面；所述安全涂层的厚度为1

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池极片及其制备方法


[0001]本专利技术属于电池的
，具体涉及一种锂离子电池极片及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着移动电话、笔记本电脑、电动汽车和电动工具等应用的不断增加，所用锂离子电池的能量密度也越来越高，一旦发生滥用将会造成非常可怕的后果，其安全性也越来越受到人们的重视。锂离子电池的滥用测试通常包括机械滥用、热滥用和电滥用。一般来说，机械滥用是指电池或电池组在外部的机械作用下发生形变，进而发生起火、爆炸。实验室中通常采用针刺和单边挤压等，来测试电池的机械滥用性能，测试时电池内隔膜发生破裂，阴阳极片直接接触发生内短路，大量能量在极短的时间内被释放，电池的升温速率远大于散热速率，达到某个临界温度后发生热失控。而在电池的热滥用测试中，随着热量在电池内部不断累积，电池温度不断上升，当达到隔膜的熔点后，隔膜开始融化，导致正负极片短接，释放出更多的热量，不可避免的发生热失控。而在过充等电滥用测试中，则存在析出的锂枝晶刺破隔膜的风险，最后导致电池的热失控。电池滥用的实质是电池在各种因素的作用下发生内短路，最终导致电池的热失控。
[0003]现有改善电池滥用性能的方法包括使用正温度系数热敏电阻，当电池的温度达到PTC元件的居里温度时，其电阻快速增加，从而切断电路，阻止进一步的热失控。但该方法也存在缺点，由于传热速率的限制，PTC元件对温度的响应存在滞后性，其发生作用时电池内部的温度通常高于其居里点，当电池发生热失控时，这种滞后性可能造成非常严重的后果。另外，也可以采用在隔膜表面涂覆陶瓷的方法，但这种做法成本较高，且陶瓷在电池循环使用过程中有脱落的风险。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的之一在于：针对现有技术的不足，提供一种锂离子电池极片，通过优化极片的结构，能够降低电池发生内短路的概率，从而提高电池的安全性能。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种锂离子电池极片，包括集流体；活性物质层，涂覆在所述集流体表面；安全涂层，涂覆在所述活性物质层的表面；所述安全涂层的厚度为1
‑
10μm，包括聚烯烃乳胶粒子、交联剂和粘结剂。
[0007]优选的，所述聚烯烃乳胶粒子为100质量份，所述交联剂为0.05～2质量份，所述粘结剂为10～20质量份。
[0008]优选的，所述聚烯烃乳胶粒子为聚乙烯、聚丙烯、乙烯
‑
丙烯的接枝及嵌段共聚物。
[0009]优选的，所述交联剂为环氧类的缩水甘油醚、三聚氰胺类的六甲氧基羟甲基三聚氰胺、异氰酸酯类的甲苯二异氰酸酯。
[0010]优选的，所述粘结剂为丁苯橡胶、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯或聚丙烯酸类高分子材料。
[0011]优选的，所述活性物质层包括负极活性物质、导电剂和粘接剂，所述负极活性物质为石墨、钛酸锂和硅负极材料中的至少一种，所述导电剂为导电炭黑、碳纳米管和石墨烯中的至少一种，所述粘接剂为丁苯橡胶。
[0012]优选的，所述石墨为层状结构，所述钛酸锂为尖晶石型。
[0013]优选的，所述安全涂层通过凹版印刷和喷涂的方式涂布于所述活性物质层的表面。
[0014]优选的，所述安全涂层的厚度为3
‑
5μm。
[0015]本专利技术的目的之二在于提供一种锂离子电池极片的制备方法，包括：
[0016]步骤一、将聚烯烃乳胶粒子、交联剂和粘结剂按预设比例混合，得到安全涂层浆料；
[0017]步骤二、将负极活性物质层的浆料涂布在集流体的表面，然后在80℃下烘干；
[0018]步骤三、将安全涂层的浆料涂布在负极活性物质层的表面，干燥后进行辊压、分条，得到负极片。
[0019]本专利技术的有益效果在于，本专利技术在活性物质层的表面涂覆安全涂层，在电池正常工作情况下，涂覆于活性物质层表面的聚烯烃乳胶粒子之间存在一定的空隙，能够导通锂离子，不影响电池的正常工作；在电池发生滥用时，且温度达到一定预设阈值，聚烯烃乳胶粒子发生融化，而交联剂发生分解产生自由基，引发聚烯烃乳胶粒子的交联，形成阻断锂离子传输的致密膜，即形成绝缘层，能够切断短路电流，避免电池的发生热失控。安全涂层的存在有助于降低正极集流体铝箔与负极活性物质直接接触的概率，并与隔膜形成双重保护作用，降低电池发生内短路的概率，提高电池的安全性能。
附图说明
[0020]下面将参考附图来描述本专利技术示例性实施方式的特征、优点和技术效果。
[0021]图1为本专利技术所述包含聚乙烯乳胶粒子的安全涂层示意图。
[0022]图2为本专利技术所述在高温和交联剂作用下发生交联的安全涂层示意图。
[0023]其中，附图标记说明如下：
[0024]1‑
集流体；
[0025]2‑
活性物质层；
[0026]3‑
安全涂层；
[0027]4‑
聚烯烃乳胶粒子；
[0028]5‑
交联剂。
具体实施方式
[0029]如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。
[0030]此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0031]在专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0032]以下结合附图1对本专利技术作进一步详细说明，但不作为对本专利技术的限定。
[0033]一种锂离子电池极片，包括：
[0034]集流体1；活性物质层2，涂覆在集流体1表面；安全涂层3，涂覆在活性物质层2的表面；安全涂层3的厚度为1
‑
10μm，包括聚烯烃乳胶粒子4、交联剂5和粘结剂。
[0035]由于传热速率的限制，PTC元件对温度的响应存在滞后性，其发生作用时电池内部的温度通常高于其居里点，当电池发生热失控时，这种滞后性可能造成非常严重的后果。另外，也可以采用在隔膜表面涂覆陶瓷的方法，但这种做法成本较高，且陶瓷在电池循环使用过程中有脱落的风险。因此，可通过在活性物质层2的表面涂覆安全涂层3的方式来提高电池的滥用性能。在电池正常工作情况下，涂覆于活性物质层2的表面的聚烯烃乳胶粒子4之间存在一定的空隙，能够导通锂离子，不影响电池的正常工作；在电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池极片，其特征在于，包括：集流体(1)；活性物质层(2)，涂覆在所述集流体(1)的表面；安全涂层(3)，涂覆在所述活性物质层(2)的表面；所述安全涂层(3)的厚度为1
‑
10μm，包括聚烯烃乳胶粒子(4)、交联剂(5)和粘结剂。2.如权利要求1所述的一种锂离子电池极片，其特征在于：所述聚烯烃乳胶粒子(4)为100质量份，所述交联剂(5)为0.05～2质量份，所述粘结剂为10～20质量份。3.如权利要求1所述的一种锂离子电池极片，其特征在于：所述聚烯烃乳胶粒子(4)为聚乙烯、聚丙烯、乙烯
‑
丙烯的接枝及嵌段共聚物。4.如权利要求1所述的一种锂离子电池极片，其特征在于：所述交联剂(5)为环氧类的缩水甘油醚、三聚氰胺类的六甲氧基羟甲基三聚氰胺、异氰酸酯类的甲苯二异氰酸酯。5.如权利要求1所述的一种锂离子电池极片，其特征在于：所述粘结剂为丁苯橡胶、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯或聚丙烯酸类高分子材料。6.如权利要求1所述的一种锂...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄旭，魏小亮，谭远高，
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：