[發明專利]一種高溫型鋰離子電池正極極片

有效

• 申請號: 201210364253.8
• 申請日: 2012-09-26
• 公開（公告）號: CN102881861A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 張治安;曾濤;盧海;賈明;賴延清;李劼;劉晉
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H01M4/13
• 分類號: H01M4/13;H01M4/62
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 魏娟

技術領域

本發明涉及到鋰離子電池極片制備領域，具體涉及到一種高溫型鋰離子電池正極極片及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池由于其能量密度高，工作電壓高，循環壽命長，自放電小等諸多優點成為新時期重要的新型能源之一。并且被廣泛地應用在國防軍工，農業生產，交通運輸等各大領域中，隨著社會生產力的發展和科學技術的不斷進步，研究改善鋰離子電池的高溫性能，使其能夠適用于極端惡劣條件成為必要。一般來說，電池的高溫性能是指鋰離子電池在介于室溫（25℃）和安全使用溫度上限（90℃）范圍內的電性能發揮，包括循環性能，存儲性能，倍率性能，安全性能等。

目前產業界廣泛使用的正極活性材料主要有磷酸鐵鋰，鈷酸鋰，錳酸鋰和三元材料等。其中磷酸鐵鋰和錳酸鋰由于兩者在高溫條件下電性能不理想而在一定程度上阻礙其廣泛的應用于鋰離子電池生產。研究表明，導致兩者高溫條件下電池循環壽命不理想的主要原因是活性材料與電解液中的某些物質發生反應，導致活性材料中的鐵錳溶解進入電解液，并在負極表明沉積而帶來的一系列負面影響造成的。針對這一衰減機理，國內外研究工作者做了很多的努力來改善鋰離子電池的高溫性能。

專利US2003148182和CN1459131A通過在正極活性物質表面包覆金屬氧化物，來抑制正極活性物質與電解液的反應，從而改善電池循環性能和高溫下的存儲性能。但是，化學包覆工藝復雜，制備周期長，且成本較高，不適合于產業化鋰離子電池生產。

因此，中國專利CN101174684A公開了一種鋰離子電池正極極片的制備方法，在集流體上先涂覆第一涂層，第一涂層中包括活性材料、粘接劑、導電劑。然后再在第一涂層上涂覆第二涂層。第二涂層含有金屬氧化物、活性材料、粘接劑、導電劑。使用此方法制備的電池具有良好的存儲性能和循環性能。但是，第二涂層的物料種類較多，配制第二涂層的漿料時工藝流程長。同時極片中引入了金屬氧化物顆粒，部分金屬氧化物不能導電，勢必造成電池極化增大。影響電池電化學性能。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的缺點，提供一種成本低廉、工藝簡單的高溫型鋰離子電池正極極片的制備方法，得到的極片具有良好的耐溶劑性，并且有效地防止了極片剝離，掉粉等現象的發生。同時，增加了電池高溫下的使用壽命，提高了電池高溫存儲性能和安全性能。

本發明的技術方案是：本發明的正極極片除了包括集流體及涂覆在集流體上的正極材料涂層之外，在正極材料涂層之上還涂覆有一層保護涂層；所述的保護涂層為聚丙烯酸或聚丙烯酸鹽與導電添加劑混合物構成。

本發明的制備過程是：將正極活性材料、粘結劑與導電添加劑按重量比例為活性材料：粘接劑：導電添加劑=（60-94）：（15-3）：（25-3）混合均勻。將混合料溶解分散在溶劑中，攪拌均勻至完全溶解形成漿料;將漿料均勻涂覆在集流體上，經80～120℃溫度干燥3～20小時后得到涂有正極材料涂層的極片，該涂層的厚度為0.1-300um。

聚丙烯酸或聚丙烯酸鹽：導電添加劑重量比=（50-95）：（50-5）。

將保護涂層的混合物溶解分散在有機溶劑中，攪拌均勻至完全溶解形成漿料，將漿料均勻涂覆在上述涂有正極材料涂層的極片上，經70～100℃溫度干燥（優選3～10小時）后形成保護涂層。該涂層的厚度為0.1-100um.。所述的漿料溶劑為有機溶劑，包括N-甲基吡咯烷酮、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯中的一種或幾種；所述漿料中溶劑與固體混合物的質量比1～24:2；

保護涂層中聚丙烯酸的粘均分子量為15萬～125萬；聚丙烯酸鹽為聚丙烯酸鋰、聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸鉀、聚丙烯酸銨中的一種或幾種。

保護涂層中的導電添加劑為炭黑、乙炔黑、導電石墨、活性炭、碳纖維的一種或幾種。