本发明专利技术涉及一种锂离子电池保护膜，该保护膜的成分为AlxMyPO4以及AlxMy(PO3)3中的一种或该两种物质的混合物；其中M的价态为k，M为Cr、Zn、Cu、Mg、Zr、Mo、V、Nb及Ta中的一种或多种的混合；0＜x＜1，0＜y＜1且3x+ky＝3。本发明专利技术将该保护膜应用到锂离子电池中来提高该锂离子电池的稳定性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种锂离子电池保护膜，以及应用该保护膜的锂离子电池集流体和锂离子电池。
技术介绍
目前，随着电动汽车及便携式电子设备如手机、数码相机和笔记本电脑等的迅猛发展，市场对高功率、高能量密度电池的需求越来越大。锂离子电池是迄今为止已经实用化的电池中电压最高、能量密度最大的电池，具有良好的发展前景。锂离子电池主要由电极、隔膜以及电解液构成。其中，锂离子电池的发展很大程度上取决于电极活性材料性能的提高。目前，锂离子电池的正极活性材料主要有LiCo02、 LiNiO2^LiMn2O4以及Lii^ePO4等；负极活性材料主要是碳材料如石墨等。传统电极的制作方法是将电极活性材料颗粒与导电剂以及粘结剂混合在一起制成浆料然后涂覆于集流体表面，并热处理涂覆后的集流体制成电极。然而，这种电极稳定性不高，致使锂离子电池充放电性能较差，此外，应用该电极的锂离子电池在较高温度下的循环过程中容量衰减较为严重。造成锂离子电池性能下降的原因之一为承载电极活性材料的集流体如铝箔等在锂离子电池充放电过程中易被腐蚀，从而使锂离子电池的稳定性降低。目前已有文献报道将磷酸铝包覆于锂离子电池正极活性物质表面，提高锂离子电池正极的热稳定性(请参阅文献"Correlation between AlP04nanoparticle coating thickness on LiCoO2 cathode and thermal stablility"J. Cho, Electrochimica Acta 48 (2003) 2807-2811)。然而，上述将磷酸铝包覆正极活性物质的方法无法简单的适用于处理锂离子电池集流体。这主要是由于上述方法利用吸附的作用，使小的磷酸铝颗粒吸附在较大的正极活性物质颗粒表面。而锂离子电池集流体为宏观片材，磷酸铝颗粒难以通过吸附的方式在锂离子电池集流体表面形成均勻磷酸铝层。
技术实现思路
有鉴于此，确有必要提供一种锂离子电池保护膜，以及将该保护膜应用到锂离子电池集流体和锂离子电池中来提高锂离子电池的稳定性。一种锂离子电池保护膜，该保护膜的成分为AlxMyPO4以及AlxMy(PO3)3中的一种或该两种物质的混合物；其中M的价态为k，M为Cr、Zn、Cu、Mg、Zr、Mo、V、Nb以及Ta中的一种或多种的混合；0<x<l，0<y<l且3x+ky = 3。—种锂离子电池集流体，该集流体包括一金属片和一保护膜设置于该金属片表面，其中，该保护膜的成分为AlxMyPO4以及AlxMy (PO3)3中的一种或该两种物质的混合物；其中M的价态为k，M为Cr、Zn、Cu、Mg、&、Mo、V、Nb及Ta中的一种或多种的混合；0 < χ < 1, 0 < y < 1 且 3x+ky = 3。一种锂离子电池，该锂离子电池包括至少一集流体，该至少一集流体表面设置有一电极材料层，进一步包括一保护膜设置在该电极材料层的表面，该保护膜的成分为 AlxMyPO4以及AlxMy(PO3)3中的一种或该两种物质的混合物；其中M的价态为k，M为Cr、Zn、 Cu、Mg、Zr、Mo、V、Nb 及 Ta 中的一种或多种的混合；0 < χ < 1，0 < y < 1 且 3x+ky = 3。相较于现有技术，本专利技术给出了一种锂离子电池保护膜，该保护膜可以用于锂离子电池中来保持该锂离子电池的稳定性，如该保护膜可以均勻的形成于锂离子电池电极或集流体表面，来保护电极活性材料或集流体免受锂离子电池电解液等的腐蚀，另外由于所述保护膜很薄，因此不会影响该集流体或电极的导电性。附图说明图1是本专利技术实施例锂离子电池电极结构侧视示意图。图2是本专利技术实施例锂离子电池集流体结构侧视示意图。图3是传统锂离子电池集流体的SEM照片。图4是本专利技术实施例锂离子电池集流体的SEM照片。主要元件符号说明锂离子电池电极 100锂离子电池集流体 102，200电极材料层104金属片202保护膜106，20具体实施例方式以下将结合附图详细说明本专利技术实施例锂离子电池保护膜，应用该保护膜的锂离子电池集流体及锂离子电池。本专利技术实施例首先提供一种锂离子电池改性剂，该改性剂包括含磷酸根的磷源、 三价铝源以及金属氧化物在液相溶剂中的混合。该磷酸根可以是正磷酸根(P043_)、磷酸二氢根(H2PCV)及磷酸一氢根(ΗΡ042_)中的一种或几种的混合。其中，所述含PO43-的磷源可以是磷酸(H3PO4)、磷酸三铵((NH4)3PO4) 及磷酸铝(AlPO4)中的一种或多种；所述含H2PO4-的磷源可以是磷酸二氢铵(NH4H2PO4) 及磷酸二氢铝(Al(H2PO4)3)中的一种或多种；所述含HPO42-的磷源可以是磷酸一氢铵 ((NH4)2HPO4)及磷酸一氢铝(Al2(HPO4)3)中的一种或多种。该三价铝源可以是氢氧化铝(Al (OH)3)、氧化铝(Al2O3)、磷酸铝(AlPO4)、磷酸二氢铝(Al(H2PO4)3)以及磷酸一氢铝 (Al2(HPO4)3)中的一种或多种。该含磷酸根的磷源和该三价铝源可同时为A1P04、A1 (H2PO4)3 以及Al2 (HPO4)3中的一种或几种。该金属氧化物包括三氧化铬(Cr03)、氧化锌(ZnO)、氧化铜(CuO)、氧化镁(MgO)、二氧化锆(ZrO2)、三氧化钼(MoO3)、五氧化二钒(V2O5)、五氧化二铌 (Nb2O5)及五氧化二钽(Tii2O5)中的一种或几种。该改性剂为一种有一定黏性的澄清溶液。该液相溶剂可以为水或N-甲基吡咯烷酮(NMP)等，该磷源、三价铝源以及金属氧化物的摩尔比优选为(Al+M) P = I 2. 5至 1 4。其中，该A1、M和P分别为该铝源中的铝元素、金属氧化物中的金属元素以及该磷源中的磷元素的摩尔数。更为优选地，该比例为(Al+M) P = 1 2.5至1 3。当该金属氧化物为CrO3时，该改性剂为红色的澄清溶液。可以理解，为利于涂覆形成薄且均勻的涂层，可制备浓度较低的改性剂，或者在使用时将该改性剂稀释成较小的浓度，所述磷源的磷酸根、三价铝源中的铝和金属氧化物中的金属的总质量占所述改性剂总体积的比优选为 0. 02g/ml 至 0. 08g/mlo该改性剂可以均勻涂覆于锂离子电池集流体表面，并热处理后形成保护膜。该保护膜的成分为AlxMyPO4以及AlxMy(PO3)3中的一种或该两种物质的混合物；其中M的价态为 k，M 可为 Cr、Zn、Cu、Mg、Zr、Mo、V、Nb 及 Ta 中的一种或多种的混合；0<x<l，0<y<l 且 3x+ky = 3。优选地，所述M为Cr，k = 3，所述保护膜的成分为AlxCivxPO4以及AlxCivx (PO3) 3 中的一种或该两种的混合。上述锂离子电池改性剂可用来提高锂离子电池的稳定性。以锂离子电池集流体为例，由于该改性剂为一种澄清溶液，因此易于在锂离子电池集流体表面均勻涂覆，且涂覆后经过干燥等处理可以在该集流体表面形成均勻且薄的保护膜，该保护膜可以阻止集流体与锂离子电池电解液之间的副反应且不影响该集流体的导电性。本专利技术实施例进一步提供一种上述锂离子电池改性剂的使用方法，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：何向明，李建军，张丽春，蒲薇华，高剑，任建国，
申请(专利权)人：清华大学，鸿富锦精密工业深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：
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