[發明專利]一種含鍍鋁銅箔集流體的鋰電池

在審

• 申請號: 201710246926.2
• 申請日: 2017-04-16
• 公開（公告）號: CN108511762A
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發明（設計）人: 張偉;李凡群;韓笑;譚歌;單海鵬
• 申請（專利權）人: 萬向一二三股份公司;萬向集團公司
• 主分類號: H01M4/66
• 分類號: H01M4/66;H01M10/0567;H01M2/16;H01M10/42;H01M10/0525
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

本發明屬于鋰離子電池技術領域。本發明公開了一種含鍍鋁銅箔集流體的鋰電池，其由電解液、電芯及鋁塑外包裝組成，電芯由正極片、隔膜、負極片依次疊片制得，電解液包括電解質、溶劑和成膜添加劑；正極片由正極集流體與涂覆在正極集流體上的正極材料組成，正極集流體為鍍鋁銅箔；負極片由負極集流體與涂覆在負極集流體上的負極材料組成，負極集流體為銅箔；隔膜為陶瓷隔膜，由基膜和涂覆在基膜兩面的陶瓷涂層制得，基膜為聚乙烯或聚丙烯單層微孔膜。本發明通過提高正極集流體的電導率，提升正極集流體的抗拉伸強度，降低正極集流體的厚度，提升鋰離子電池的體積能量密度，能夠提高鋰電池的低溫充放電性能。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，尤其是涉及一種含鍍鋁銅箔集流體的鋰電池。

背景技術

現有技術中，鋰離子電池的正極采用鋁箔為集流體，負極采用銅箔為集流體。由于銅箔在3.75V時，極化電流開始顯著增大，并且呈現直線上升，氧化加劇，表明銅在此點位下開始不穩定；而鋁箔在整個極化電位區間，極化電流較小，并且相對較恒定，未發現明顯腐蝕現象的發生，能夠保持電化學性能的穩定。正是由于上述情況，同時在鋰離子電池正極電位區間內，鋁的嵌鋰容量較小，并且能夠保持電化學穩定，是作為鋰離子電池正極集流體的優良選擇，但是鋁箔作為鋰離子電池正極集流體也存在一些問題，相對于銅箔來說，鋁箔的電導率及抗拉伸強度都有比較大的差距，銅箔的電導率（20℃下）為5.9(10⁷s/m，鋁箔的電導率（20℃下）為3.4(10⁷s/m，銅箔的抗拉伸強度大于300MPa，鋁箔的抗拉伸強度介于200～250MPa之間，為實現類似的抗拉伸強度，正極鋁箔往往要負極銅箔厚好多，這也就局限了現有技術中鋰離子電池的體積能量密度。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種通過改善正極集流體的電導率、抗拉伸強度正極集流體厚度提升鋰電池體積能量密度并改善低溫放電性能的鋰電池。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種含鍍鋁銅箔集流體的鋰電池，由電解液、電芯及鋁塑外包裝組成，電芯由正極片、隔膜、負極片依次疊片制得，電解液包括電解質、溶劑和成膜添加劑，電解質為六氟磷酸鋰，電解質的濃度為0.9～1.2mol/L，溶劑由碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯按重量比1：1.5～2組成，成膜添加劑在電解液中的含量為0.1～1wt%；正極片由正極集流體與涂覆在正極集流體上的正極材料組成，正極集流體為鍍鋁銅箔，正極材料由鎳鈷錳酸鋰材料、聚偏氟乙烯和導電炭黑制得；負極片由負極集流體與涂覆在負極集流體上的負極材料組成，負極集流體為銅箔，負極材料由人造改性石墨、導電炭黑、羧甲基纖維素和丁苯橡膠制得；隔膜為陶瓷隔膜，由基膜和涂覆在基膜兩面的陶瓷涂層制得，基膜為聚乙烯或聚丙烯單層微孔膜，陶瓷涂層由氧化鋁粉末、摻鈮鈦酸鋇粉末、聚偏氟乙烯和N-甲基吡咯烷酮制得。

本發明的關鍵就是采用鍍鋁銅箔代替現有技術中的鋁箔正極集流體，既能改善正極集流體的導電性和抗拉伸強度，也能降低正極集流體的厚度，同時在銅箔外側鍍鋁后能夠利用鋁鍍層隔離銅箔與鋰離子的接觸，防止正極集流體中的銅參與氧化，損壞正極集流體；鋁鍍層在整個極化電位區間，極化電流較小且恒定，能夠保持整個正極集流體的電化學性能穩定性。電解液中，除了添加電解質鋰鹽和電解液溶劑外還添加成膜添加劑，可以在鋰離子電池內部構筑導電性更好、結構更穩定的雙正極表面膜，可以增進電池的耐高壓性能和使其具有更好的化學穩定性能。隔膜采用在單層微孔高分子膜外側涂陶瓷涂層的陶瓷隔膜，普通隔膜性能的基礎上能夠增加隔膜的機械強度，增加隔膜的防刺性能，同時還在陶瓷涂層中添加具有PTC效應的摻鈮鈦酸鋇粉末，可以改善隔膜和電池的安全性能，使電池內部溫度過高時，能夠隔斷電池內部的電化學反應，從而保證電池的使用安全。

作為優選，電解液中的成膜添加劑由三（三甲基硅烷）硼酸酯、甲烷二磺酸亞甲酯和3,4乙烯二氧噻吩按重量比1：0.5～0.8：0.8～1.0組成。