[發(fā)明專(zhuān)利]一種鋰離子電池絕緣涂料、制備方法及使用該絕緣涂料的極片和鋰離子電池

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410733467.7
• 申請(qǐng)日: 2014-12-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104449011A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王海文;張國(guó)軍;懷永建;白莉;劉嬌;張海峰;賈海
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中航鋰電（洛陽(yáng)）有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C09D5/25
• 分類(lèi)號(hào): C09D5/25;C09D7/12;H01M4/13;H01M10/0525
• 代理公司: 鄭州睿信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41119
• 代理人: 牛愛(ài)周

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋰離子電池絕緣涂料、制備方法及使用該絕緣涂料的極片和鋰離子電池。

背景技術(shù)

造成鋰離子電池失效的主要原因有過(guò)充、過(guò)熱、短路等。過(guò)充過(guò)熱可以通過(guò)PTC，fuse，降溫設(shè)備等外部方式解決，但是短路很難通過(guò)外部方式解決，只能通過(guò)從鋰離子電池內(nèi)部改善。從原理上分析，盡管短路形成的原因相當(dāng)復(fù)雜，但其結(jié)果均是正負(fù)極的短接，按照正負(fù)極短路接觸的方式來(lái)看，可以將內(nèi)部短路分為如下表1所示四種方式：

表1鋰離子電池內(nèi)部短路的不同方法

如上表1所示內(nèi)部短路的方式不同，其所造成的短路后果是完全不一樣的，造成這種差異性的原因是短路點(diǎn)的電阻不同。短路點(diǎn)的電阻主要是正負(fù)極材料本身的電阻和接觸電阻之和(正極和負(fù)極集流體的電阻可認(rèn)為等于0)。正極材料一般為半導(dǎo)體，其本身的電阻比較大，因此在有正極膜片參與的短路中(如表1中所示的②和④)，由于短路點(diǎn)電阻比較大，使得短路電流比較小，短路點(diǎn)溫升比較小，電壓也基本會(huì)保持穩(wěn)定，不會(huì)有太大的下降。對(duì)于負(fù)極材料則不同，其一般為良導(dǎo)體(如表1中所示③)，其短路電阻較小，電流較大，電壓會(huì)在短路后急劇下降，而隨之急劇上升的短路點(diǎn)溫度使得電池最終產(chǎn)生燃燒，引發(fā)安全事故。第①種短路方式，盡管其短路電阻最小，短路電流最大，但由于銅鋁均是良的熱導(dǎo)體，可將產(chǎn)生的熱量極快的散去，且短路點(diǎn)上無(wú)易燃的活性物質(zhì)，使其短路點(diǎn)溫升卻比較小，基本無(wú)危險(xiǎn)性。

目前生產(chǎn)、使用及檢測(cè)均無(wú)法完全避免內(nèi)部短路問(wèn)題的出現(xiàn)，通常采用在極耳、敷料邊緣及劃線(xiàn)處等區(qū)域貼上膠布起到絕緣的效果，進(jìn)而解決內(nèi)部短路的問(wèn)題，但是這種絕緣膠帶較厚，同時(shí)人工操作工作量大，工序復(fù)雜，生產(chǎn)效率低，而且膠布存在長(zhǎng)期浸泡失效、溶出粘性此案料污染電解液、在高溫下變形失效等缺陷，影響鋰離子電池的性能，因此針對(duì)絕緣膠帶的缺陷，現(xiàn)有技術(shù)研制出一種絕緣涂料，可涂覆在極耳、敷料邊緣及劃線(xiàn)處等區(qū)域涂覆涂料實(shí)現(xiàn)絕緣，防止短路，例如中國(guó)專(zhuān)利CN101867070B公開(kāi)了一種由無(wú)機(jī)氧化物和粘結(jié)劑組成的絕緣涂料，但是該涂料存在不易涂覆均勻，涂層絕緣性能不均一缺陷。因此，研制出一種絕緣性能均一穩(wěn)定，易于均勻涂覆的絕緣涂料對(duì)于提高電池的安全性能，促進(jìn)鋰離子電池的發(fā)展具有重要的作用。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的之一在于提供一種絕緣性能均一穩(wěn)定的鋰離子電池絕緣涂料。

本發(fā)明的目的之二在于提供一種鋰離子電池絕緣涂料的制備方法。

同時(shí)，本發(fā)明的目的之三在于提供一種使用絕緣涂料的極片。

本發(fā)明的目的之四在于提供一種使用絕緣涂料的鋰離子電池。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種鋰離子電池絕緣涂料，主要由以下重量百分含量的有效組分組成：無(wú)機(jī)粉體0～95％、粘結(jié)劑3～98％、分散劑0.5～3％。

所述的無(wú)機(jī)粉體為三氧化二鋁、二氧化鈦、二氧化硅、二氧化鋯、二氧化錫、氧化鎂、氧化鋅、硫酸鋇、碳酸鋇、氮化鋁、氮化鎂、碳酸鈣、碳酸鋇中的任意一種或組合。

所述的無(wú)機(jī)粉體的粒徑為0.3～3μm。

優(yōu)選的，所述無(wú)機(jī)粉體的粒徑為0.5～2μm。

所述粘結(jié)劑為聚合物乳液粘結(jié)劑。

所述的粘結(jié)劑為聚苯乙烯-丁二烯乳液、丁苯橡膠乳液、丁腈橡膠乳液、有機(jī)硅橡膠乳液、乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液、聚四氟乙烯乳液中的任意一種或兩種。

所述分散劑為水性分散劑。

所述的分散劑為縮甲基纖維素鈉、聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯酸鋰、聚乙烯吡咯烷酮、阿拉伯膠、明膠、丙烯酰胺-丙烯腈共聚物、丙烯酸-丙烯酰胺共聚物、丙烯酸-丙烯酰胺-丙烯腈共聚物中的任意一種或兩種。

上述鋰離子電池絕緣涂料的制備方法，包括如下操作步驟：

1)原料預(yù)分散：

a)將水性分散劑溶解于水中，制備溶液A；b)將無(wú)機(jī)粉體和粘結(jié)劑加入水中，分散得混合液C；

2)制備涂料：

將混合液C加入溶液A中，6000～10000rpm轉(zhuǎn)速攪拌分散，即得鋰離子電池絕緣涂料。

步驟a)中所述水的重量是分散劑重量的20～50倍。

步驟b)中所述水的重量是無(wú)機(jī)粉體和粘結(jié)劑總重量的3～5倍。

步驟b)中無(wú)機(jī)粉體和粘合劑加入水中的具體方法為：將水無(wú)機(jī)粉體加入水中，得分散液B，向分散液B中加入粘結(jié)劑。

步驟b)中所述分散為采用鋯珠研磨分散，其中鋯珠的粒徑為0.2～1mm，研磨時(shí)間≥2h。