[發(fā)明專利]一種高安全性的鋰離子電池正極集流體及其制備方法與鋰離子電池

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510352806.1
• 申請日: 2015-06-24
• 公開（公告）號: CN104966840A
• 公開（公告）日: 2015-10-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊偉;薛建軍;崔燕;胡新發(fā);鄺子朋;夏信德
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州鵬輝能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/64
• 分類號: H01M4/64;H01M4/66;H01M4/80;H01M10/0525
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 陳衛(wèi)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種高安全性的鋰離子電池正極集流體及其制備方法與鋰離子電池。

背景技術(shù)

鋰離子電池由于具有綠色環(huán)保、容量大、體積能量密度高等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于各種便攜式電子產(chǎn)品。

鋰離子電池內(nèi)部主要由正極片、負極片、隔膜和電解液組成，其中正極片包括正極集流體（鋁箔）和正極活性物質(zhì)（鈷酸鋰、錳酸鋰等），負極片包括負極集流體（銅箔）和負極活性物質(zhì)（石墨等）。普通的鋰離子電池中正極活性物質(zhì)膜片的電阻較大約為1-2Ω/cm²，而正極鋁集流體、負極銅集流體及負極活性物質(zhì)膜片電阻極小，當異常情況下電池受到劇烈擠壓、撞擊或被尖銳物品刺穿等機械破壞時，有可能導致短路，正極集流體鋁箔與負極膜片形成的短路電阻較小，可能會產(chǎn)生巨大的短路電流，瞬間放出大量的熱集中于短路點，勢必導致嚴重的熱失控，極有可能引燃電解液和負極活性物，造成起火爆炸的危險。

為此可以提高正極集流體電阻或提高負極片表面的電阻，從而降低短路產(chǎn)生的電流值，既使在異常狀況下電池發(fā)生短路，也只會造成電池發(fā)熱，而不會導致起火爆炸等危險狀況。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種高安全性的鋰離子電池正極集流體，所述正極集流體能夠有效提高鋰離子電池安全性、延長鋰離子電池的循環(huán)壽命。

本發(fā)明的另一個目的在于提供上述高安全性的鋰離子電池正極集流體的制備方法。

本發(fā)明還提供一種包括上述正極集流體的鋰離子電池。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種高安全性的鋰離子電池正極集流體，所述正極集流體包括鋁層和包覆于所述鋁層表面的多孔氧化鋁電阻層，所述多孔氧化鋁電阻層的厚度為10~100?nm；所述多孔氧化鋁電阻層的多孔結(jié)構(gòu)為盲孔結(jié)構(gòu)，所述盲孔的孔徑為0.01~5?μm。

通過在鋁箔上設(shè)置所述多孔氧化鋁電阻層，能夠有效增加正極集流體的電阻，從而降低電池短路時所產(chǎn)生的電流值，繼而降低電池發(fā)生短路時的溫度，避免因電池發(fā)熱而導致起火爆炸的危險。另外，所述多孔氧化鋁電阻層的盲孔結(jié)構(gòu)能夠提高正極集流體與正極活性物質(zhì)的附著強度，從而減小在充放電過程中正極活性物質(zhì)脫落的可能性，繼而提高鋰離子電池的循環(huán)壽命。

優(yōu)選地，所述鋁箔的厚度為10~35?μm。

優(yōu)選地，所述多孔氧化鋁電阻層的厚度為15~25?nm。

優(yōu)選地，所述盲孔的孔徑為0.1~1?μm。

對本發(fā)明所述的高安全性的鋰離子電池正極集流體，其制備方法包括以下步驟：

S1.?首先將鋁箔在有機溶劑中超聲振蕩，然后在0.1~1mol/L的堿溶液中靜置，用水沖洗，得到預(yù)處理后的鋁箔；

S2.?以0.1~1.0?mol/L的酸溶液為電解液，對所述預(yù)處理后的鋁箔進行電化學氧化，時間為10~30分鐘，電壓為10~36?V，電流密度為10~100?mA/cm²；

S3.?用水沖洗，50~60℃干燥。

本發(fā)明所述的制備方法，通過采用電化學氧化的方法，在正極集流體的鋁箔表面上包覆一層致密的多孔氧化鋁電阻層，有效增加正極集流體的電阻，并通過優(yōu)選電化學氧化時的電壓、電流密度以及電解時間，獲得具有盲孔結(jié)構(gòu)的多孔氧化鋁電阻層。

另外，所述制備方法所得到的多孔氧化鋁電阻層與所述鋁層結(jié)合力強，不容易脫落，便于正極集流體的后續(xù)加工與鋰電池的制作，同時避免在充放電過程中正極活性物質(zhì)的脫落，大大提高鋰離子電池的循環(huán)壽命。

優(yōu)選地，S1中，所述有機溶劑為乙醇或丙酮。

優(yōu)選地，S3中，所述干燥為熱風吹掃干燥。

優(yōu)選地，所述酸溶液為硫酸、磷酸、乙二酸、2-羥基丙酸中的一種或多種的混合水溶液。

優(yōu)選地，所述堿溶液為碳酸氫鈉、氫氧化鈉、氫氧化鉀中的一種或多種的混合水溶液。

優(yōu)選地，S2中，以0.1~0.3?mol/L的酸溶液為電解液，對所述預(yù)處理后的鋁箔進行電化學氧化，時間為15~25分鐘，電壓為10~15?V，電流密度為10~20?mA/cm²。

本發(fā)明還提供一種高安全性鋰離子電池，所述高安全性鋰離子電池包括正極極片、負極極片、隔膜、電解液、外殼，所述正極極片包括正極集流體，其中正極集流體為上述高安全性的鋰離子電池正極集流體。

本發(fā)明還提供了一種提高鋰離子電池正極集流體安全性的方法，其包括以下步驟：