[發明專利]一種高安全性三元鋰離子電池及其制備方法

在審

• 申請號: 201710439380.2
• 申請日: 2017-06-12
• 公開（公告）號: CN107180943A
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發明（設計）人: 高新峰;高寧寧;袁華;胡高磊;李浩
• 申請（專利權）人: 深圳市洋浦新豐科技有限公司
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M4/75;H01M10/0525;H01M10/058
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 鄧義華,廖苑濱

技術領域

本發明涉及電池技術領域，尤其涉及一種高安全性三元鋰離子電池及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池產品的主要特性是：體積比容量大、質量比能量高、放電平臺高；循環壽命長、沒有記憶效應、自放電小；環保無污染。

傳統鋰離子電池正負極的集流體采用的是平面箔材，使用涂布工藝將正極材料和負極材料涂覆于平面箔材之上。該工藝制作的三元鋰離子電池，平面金屬箔阻隔了極板A、B面離子的遷移，雙面的活性物質不均衡影響了正負極板間的穩定性，致使電池極板局部處于過充、放電狀態，增加了電池的不安全因素。極板厚度在50-150um之間，極板中平面箔材所占的體積比和重量比較大，影響活性物質的占比，降低了能量密度；安全性能一般，無法通過針刺測試；極板的制造成本相對高。

因此，亟需一種能夠簡化生產工藝、充分發揮活性物質容量、提高安全性能的新型三元鋰離子電池技術。

發明內容

為了解決上述現有技術的不足，本發明提供一種高安全性三元鋰離子電池及其制備方法。

本發明所要解決的技術問題通過以下技術方案予以實現：

一種高安全性三元鋰離子電池的制備方法，包括如下步驟：

S1.制備三維帶：所述三維帶包括金屬箔本體和設在該本體上的翻邊孔，所述的翻邊孔為無落料穿孔，各個翻邊孔呈均勻間隔排列，相鄰的或相鄰行的該翻邊孔的周邊分別向所述的金屬箔本體的兩面突起，該突起的頂端呈立體網格狀；

S2：通過浸漿系統使得步驟S1制得的三維帶表面均勻地涂覆活性物質漿料，然后再使三維帶通過浸漿系統上方的斜板式涂漿裝置，成為濕態極板；所述活性物質漿料包含活性材料和有機纖維；

S3：濕態極板經烘干、壓片、切片后分別制成正極板和負極板；

S4：將上述正極板和負極板彼此相對放置，隔膜設置在正極板和負極板之間，構成電極組件，將電極組件裝入殼體中，往殼體中注入電解液。

本發明采用三維帶作為三元鋰離子電池集流載體代替傳統的平面箔材，三維帶采用雙向無落料穿孔，金屬箔本體表面均布翻邊孔，雙面呈致密的纖維狀立體金屬骨架，對活性物質起到鑲嵌、包裹作用，提高了活性物質的導電性能，從而提高極板的機械強度。

參閱圖2，本發明中，所述浸漿系統包括裝有活性物質漿料的漿斗，在所述的漿斗內安裝有導向輥和一對擠壓輥，該擠壓輥以三維帶運行相反方向轉動；所述三維帶通過導輪進入漿斗，經過糊狀漿料的浸、沾和漿斗內擠壓輥的擠壓，使三維帶表面粘滿活性物質漿料。

在所述漿斗上方設有斜板式涂漿裝置，所述斜板式涂漿裝置包括沿所述三維帶運動方向的兩側分別設置的對稱的斜板，兩斜板之間留有間隙供浸有漿料的三維帶通過，所述斜板向下傾斜，斜板與三維帶運動方向的夾角為15°-75°。本發明由于斜板有15°-75°的傾斜角，使三維帶運行時的拉力被分解為水平方向和垂直方向二個分力，水平方向的力則施加給浸有漿料的三維帶，使活性物質漿料更充分地填充入三維帶翻邊孔內部，使得三維帶雙面涂漿均勻。

本發明中，所述活性物質漿料包括活性物質和有機纖維。

對于有機纖維，基于活性物質漿料的重量百分比為0.1-2%，優選為0.5-1.5%，更優選為1-1.2%。作為有機纖維，只要實現有機纖維的直徑為0.05-0.2mm，長度為0.1-1mm，對其材質就沒有特別限制。本發明對活性物質漿料進行改進，創造性地在活性物質漿料中添加有機纖維，增加了極板的強度和柔韌性，正極板和負極板的厚度可以增加到100-500 um，可以將極板的面密度做到原來工藝的2-3倍。

對于活性物質，所述正極板的活性物質為三元材料；作為負極板的活性物質不作特別限定，可以采用公知的材料，作為舉例，可以為石墨。

需要說明的是，本發明的活性物質漿料還包括導電劑、粘結劑和溶劑。

作為導電劑，可以使用電子傳導材料，只要其不對電池性能產生不利影響即可。作為舉例，可以使用乙炔黑、碳納米管、碳纖維、碳黑、鱗片石墨中的至少一種。通過使用導電劑，能夠提高活性物質彼此的電接觸。

作為本發明的活性物質漿料中使用的溶劑，只要使粘結劑和活性物質均勻分散，就沒有特別限制，可以為水也可以為有機溶劑。