[發明專利]一種改善動力鋰離子電池安全性能的表涂、表涂應用以及動力鋰離子電池

在審

• 申請號: 201710422029.2
• 申請日: 2017-06-07
• 公開（公告）號: CN107394113A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 王聰;張豪;曹曉燕;吳正斌
• 申請（專利權）人: 天津中科先進技術研究院有限公司
• 主分類號: H01M4/131
• 分類號: H01M4/131;H01M4/133;H01M4/62;H01M10/42;H01M10/0525
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司12107
• 代理人: 張義

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，涉及動力鋰離子電池，更具體的說，涉及采用一種改善動力鋰離子電池安全性能的表涂、表涂應用以及動力鋰離子電池。

背景技術

動力鋰離子電池的能量密度、循環性能以及安全性能一直是相應電池產品的開發重點。因此，如何在保證電池循環性能和能量密度的基礎上，進一步優化動力電池的安全性能一直是目前面臨的難題。現存技術中，為了提高電池的安全性能，在電池體系中常應用含有阻燃添加劑或者高阻抗添加劑的功能性電解液，一方面對電池起到阻燃作用，另一方面增大阻抗而減小電池的短路電流，從而改善電池的安全性能。但是功能性電解液的使用會對電池的電化學性能造成明顯的負面影響，尤其會增加電池的直流內阻(DCR)，加劇電池的極化現象，降低電池的功率性能和能量密度。

發明內容

鑒于以上分析，本發明的目的在于提供一種改善動力鋰離子電池安全性能的表涂、表涂應用以及動力鋰離子電池，在正極或者負極表面涂覆一層氧化鋁(α-Al₂O₃)或者羥基氧化鋁(AlOOH)陶瓷涂層的表涂技術，本發明所采取的表涂技術能夠在保證電池能量密度和電化學性能的前提下，進一步改善電池的安全性能。在正極或者負極表面表涂一層氧化鋁/羥基氧化鋁納米陶瓷層，起到增加電極片表面電阻和提高電極片熱穩定性的作用，從而在電池局部過熱或短路時起到安全保護和阻燃的作用；在負極片表面引入陶瓷表涂層，能夠減緩HF酸對SEI膜的破壞，表涂層的引入可以增加負極片的孔隙率，改善電池的吸液能力；在正極片表面引入表涂層，能夠緩解電解液在高電位下的氧化，提高電池的壽命。

為實現本發明的目的，本發明提供了一種改善動力鋰離子電池安全性能的表涂，將陶瓷漿料勻漿形成表涂漿料，然后將表涂漿料涂覆在電池的正極片或者負極片表面。

所述表涂可為表涂層，所述表涂層的特征包括表涂漿料成分、表涂漿料純度、表涂位置、表涂層厚度、表涂極片孔隙率、極片表面電阻。所述的表涂漿料的成分是α-Al₂O₃或者AlOOH。

進一步地，表涂漿料成分α-Al₂O₃或者AlOOH的純度為95％～99.999％，振實密度為0.5～5g/cm³，D50粒度的大小為0.1～5μm。

進一步地，表涂漿料勻漿時，所采用的粘結劑為聚偏二氟乙烯(PVDF)、丁苯橡膠(SBR)與羧甲基纖維素(CMC)組合、聚丙烯酸酯中的一種，表涂漿料的固含量為5％～50％。

進一步地，表涂漿料涂覆在電池的正極片或者負極片表面，表涂層的厚度為1～15μm。

進一步地，表涂極片的極片電導率為0.10-0.30Ω·cm，表涂極片的孔隙率為20％～50％，表涂極片的剝離強度為0.5～10N。

相應地，本發明還提供了一種應用上述的任一種改善動力鋰離子電池安全性能的表涂的應用，所述的表涂的表涂漿料的成分是α-Al₂O₃或者AlOOH，所述表涂涂覆在電池的正極片或者負極片表面。

相應地，本發明還提供了采用上述上述的任一種改善動力鋰離子電池安全性能的表涂的動力鋰離子電池，所述鋰離子電池包括正極片、負極片、隔膜、電解液；

所述正極片組成包括正極材料和正極金屬集流體，所述正極材料包括正極導電劑、正極粘結劑和正極活性材料，所述正極活性材料占正極材料的質量比為92％-99％，所述的正極導電劑為乙炔黑、碳納米管(CNT)、石墨烯、導電炭黑、鱗片狀石墨、碳纖維中的一種或兩種以上的組合，所述的正極粘結劑為聚偏二氟乙烯(PVDF)；

所述負極片組成包括負極材料和負極集流體，所述負極材料包括負極導電劑、負極粘結劑和負極活性材料，負極活性材料占負極材料質量比為90％-97％，所述負極導電劑為乙炔黑、碳納米管(CNT)、石墨烯、導電炭黑、鱗片狀石墨、碳纖維中的一種或兩種以上的組合，所述的負極粘結劑為丁苯橡膠(SBR)與羧甲基纖維素(CMC)組合；

所述隔膜為聚烯烴微孔隔膜、無紡布隔膜、PVDF凝膠隔膜、陶瓷隔膜、纖維隔膜中的一種；