[發明專利]一種無機隔膜型鋰離子電池的制備方法、電芯及鋰離子電池

在審

• 申請號: 201811542217.X
• 申請日: 2018-12-17
• 公開（公告）號: CN109755634A
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發明（設計）人: 孫召琴;金翼;穆居易;胡晨;王綏軍;黎可;毛海波;劉家亮
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司;國家電網有限公司
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M10/058
• 代理公司: 北京工信聯合知識產權代理有限公司 11266
• 代理人: 胡秋立

本發明提供了一種無機隔膜型鋰離子電池的制備方法、電芯及鋰離子電池，包括以下步驟：選取不同粒徑的氧化鋁粉末，溶解后與粘結劑及分散劑溶液以一定的質量比混合后形成漿料，按照預設的涂覆條件，將漿料涂覆在電池極片的兩面上，涂覆完成后收卷、裁片，得到復合電極片，再將復合電極片與正負極片進行裝配，制成電芯；對電芯進行包扎固定、封裝、灌注電解液和化成制成鋰離子電池。本發明選用氧化鋁陶瓷粉末制備鋰離子電池，由于氧化鋁陶瓷粉末對HF具有清除作用，可以防止高溫下電極被破壞，減少容量衰減，從而有利于提高鋰離子電池的耐高溫性能。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，具體而言，涉及一種無機隔膜型鋰離子電池的制備方法、電芯及鋰離子電池。

背景技術

隨著現代生活信息化的程度不斷增高，筆記本電腦、移動電話、攝像機等便攜式電子設備的使用越來越多。鋰離子二次電池以其高能量密度、無記憶效應、環境友好等優勢已經在便攜式電子產品領域中得到了廣泛應用，并在電動汽車領域也有巨大的應用潛力。然而迄今為止，鋰離子電池在高低溫下的電化學性能、倍率性能、循環壽命、安全性能等仍然不足以滿足動力電池發展的要求，在較高的溫度（60℃）和較低溫度（-20℃）下電池容量迅速衰減，電池壽命明顯縮短。

導致鋰離子電池高溫下性能快速下降的主要原因來自于電極材料本身和電解質體系，尤其是以 LiPF₆為鋰鹽的電解質體系在高溫條件下容易發生副反應。LiPF₆易水解產生LiF，LiF不僅消耗了鋰離子，引起了電池容量的衰減，而且生成的LiF是電子和鋰離子的絕緣體，使電池的整體阻抗增大。LiPF₆的分解產物PF₅容易引發碳酸酯類有機溶劑氧化分解，加速電池壽命的衰減。因而，LiPF₆的使用對電池的高溫穩定性將帶來很多不利的影響。

發明內容

鑒于此，本發明提出了一種無機隔膜型鋰離子電池的制備方法、電芯及鋰離子電池，旨在解決現有鋰離子電池在高溫下容量衰減嚴重的問題。

本發明第一方面提出了一種無機隔膜型鋰離子電池的制備方法，包括以下步驟：步驟（1），稱取（1000-1200）重量份不同粒徑的氧化鋁放入溶劑中，開啟攪拌裝置，使其溶解，制得懸濁液；步驟（2），取（100-120）重量份水溶性粘結劑和（30-40）重量份分散劑加入上述懸濁液中，攪拌，得到均勻穩定的氧化鋁涂覆懸濁液；步驟（3），將所述氧化鋁涂覆懸濁液以預設厚度涂敷于成卷的電池極片表面，并將所述電池極片置于（50-60）℃的條件下烘干后收卷、裁片，即可得到電極支撐型無機隔膜復合電極片；步驟（4），將所述步驟（3）中得到的電極支撐型無機隔膜復合電極片與對應的正極片或負極片進行平行裝配，制成電芯；步驟（5），對所述電芯進行包扎固定、封裝、灌注電解液和化成制成鋰離子電池。

進一步地，上述無機隔膜型鋰離子電池的制備方法中，所述粒徑為80μm 、2μm、600nm 的氧化鋁顆粒的質量比為（600~700）：（100~300）：（100~200）；所述粒徑為3μm、200nm的氧化鋁顆粒的質量比為（800~900）：（100~300）。

進一步地，上述無機隔膜型鋰離子電池的制備方法中，所述粘結劑包括聚乙烯醇與聚醚酰亞胺的組合物、聚丙烯酸與羧甲基纖維素鈉的組合物、聚乙烯醇與聚丙烯酸的組合物或聚酰亞胺酸。

進一步地，上述無機隔膜型鋰離子電池的制備方法中，所述粘結劑組合物形成的膠液的質量濃度為（10-50）%。

進一步地，上述無機隔膜型鋰離子電池的制備方法中，用聚酰亞胺酸配置的膠液的質量濃度為（0.1-10）%。

進一步地，上述無機隔膜型鋰離子電池的制備方法中，所述分散劑為羧甲基纖維素鈉、十二烷基硫酸鈉、木質素磺酸鹽、十六烷基三甲基溴化銨和二癸基二甲基氯化銨中的至少一種。

進一步地，上述無機隔膜型鋰離子電池的制備方法中，所述分散劑的水溶液中分散劑的質量濃度為（1-3）%。