專利名稱：鋰離子電池極片、電池及提高電池安全性方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種鋰離子電池極片、含有該極片的鋰離子電池以及一種提高鋰離子電池安全性的方法。
背景技術(shù)：
鋰離子二次電池以其高能量密度，高放電電壓，比容量大，自放電率低等優(yōu)點迅速在移動電話，筆記本電腦，電動工具以及電動汽車等器領(lǐng)域取代了傳統(tǒng)電池。隨著科技的高速發(fā)展，各種鋰離子電池應(yīng)用數(shù)碼產(chǎn)品更新?lián)Q代越來越快，產(chǎn)品大都趨于多功能化，便攜化，經(jīng)濟化，這就要求鋰離子電池不斷的向高能量密度，低成本化發(fā)展。然而隨著電池能量密度的不斷增大，電池的熱穩(wěn)定性越來越差，隨著索尼等公司的電池門事件不斷發(fā)生，如何保證鋰離子電池的高容量，同時又保證電池的安全穩(wěn)定性能成為行業(yè)的一個挑戰(zhàn)，越來越受到人們的關(guān)注。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能提高鋰離子電池安全穩(wěn)定性、 循環(huán)性能以及大倍率放電性能的鋰離子電池極片。本發(fā)明的另一目的在于提供一種含有上述極片的鋰離子電池。本發(fā)明的再一目的在于提供一種提高鋰離子電池安全性能的方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案本發(fā)明公開了一種鋰離子電池極片，所述極片為正極片或負(fù)極片，所述極片上涂覆有正極材料或負(fù)極材料，所述正極材料或負(fù)極材料表面還涂覆有絕緣層，所述絕緣層厚度為 0. 8 2. Omicron0所述絕緣層厚度優(yōu)選為1. 5 2. Omicron,更優(yōu)選1. 8 2. Omicron,最優(yōu)選 1. 9micron。所述絕緣層優(yōu)選為陶瓷涂層。所述陶瓷涂層優(yōu)選含有A1203、TiO2、MgO、SiO2、ZrO2中的至少一種，更優(yōu)選為Al2O3 涂層。本發(fā)明還公開了含有上述鋰離子電池極片的鋰離子電池。本發(fā)明進(jìn)一步公開了一種提高鋰離子電池安全性能的方法，所述方法包括使用上述的鋰離子電池極片制備鋰離子電池。由于采用了以上技術(shù)方案，使本發(fā)明具備的有益效果在于本發(fā)明通過對鋰離子電池極片的正極材料或負(fù)極材料表面涂覆特定厚度的絕緣層，能夠提高鋰離子電池的安全性能、循環(huán)性能以及大倍率放電性能。


圖I-A為負(fù)極極片上的安全涂層斷面SEM圖，負(fù)極片上涂上一層1. 9micron的陶瓷涂層，由圖上可以看出，陶瓷涂層比較均勻。圖I-B為負(fù)極極片上的安全涂層斷面SEM圖，負(fù)極片上涂上一層2. 6micron的陶瓷涂層，由圖上可以看出，陶瓷涂層比較均勻。圖I-C為負(fù)極極片上的安全涂層斷面SEM圖，負(fù)極片上涂上一層3. 5micron的陶瓷涂層，由圖上可以看出，陶瓷涂層比較均勻。圖2為不同安全涂層的電池交流阻抗圖。圖3-A為2. 6micron安全涂層的電池的放電倍率圖；圖3-B為1. 9micron安全涂層的電池的放電倍率圖。圖4為1. Qmicron安全涂層的電池與沒涂層的電池循環(huán)比較圖。圖5為沒有安全涂層的電池安全測試結(jié)果。圖6為1. 9micron安全涂層的電池安全測試結(jié)果
具體實施例方式本發(fā)明公開了一種新型的鋰離子電池極片(正極片或負(fù)極片)，該極片在正極材料或負(fù)極材料表面涂覆有厚度為0. 8 2. Omicron的絕緣層。在本發(fā)明中，絕緣層的厚度優(yōu)選為1. 5 2. Omicron，更優(yōu)選1. 8 2. Omicron，最優(yōu)選1. 9micron左右。本發(fā)明的絕緣層，優(yōu)選為陶瓷涂層。比如，可以選用六1203、1102、1%0、5102、&02等常用的陶瓷材料中的至少一種。其中Al2O3使用最廣泛，可以作為本發(fā)明優(yōu)選的陶瓷涂層材料。陶瓷材料是不導(dǎo)電子的無機材料。因為其優(yōu)異的阻熱性能及高機械強度，應(yīng)用于鋰離子電池中，有助于降低電池內(nèi)部的正負(fù)極短路，同時在電池有內(nèi)部短路發(fā)生時，有效的降低熱傳播，使內(nèi)短路得到有效的控制。因此應(yīng)用此材料到鋰離子電池中有助于提高電池的安全性能。然而，因為此類材料本身沒有電子導(dǎo)電性，故應(yīng)用其于電池中，必然增大電池的阻抗，影響電池的電化學(xué)性能。所以找出一個合適的使用量至關(guān)重要。本研究發(fā)現(xiàn)在涂層小于aiiicron并且大于0. 8micron時，在安全性能得到改善的同時，電池的阻抗較低，電池倍率放電性能良好，循環(huán)比沒有涂層的要好，優(yōu)選陶瓷涂層厚度在1. 5 2. Omicron，更優(yōu)選1. 8 2. Omicron0這種電性能的改善可能源于此材料有比較好的儲存電解液性能。本發(fā)明的鋰離子電池極片，其正極材料或負(fù)極材料可以是本領(lǐng)域常規(guī)使用的各種正、負(fù)極材料。比如正極材料可以為常用的鈷酸鋰、負(fù)極材料可以為常用的人造石墨。本發(fā)明還公開了含有上述鋰離子電池極片的鋰離子電池。在本發(fā)明的鋰離子電池中，可以是正極片或負(fù)極片之一帶有上述絕緣層，也可以是正極片和負(fù)極片均帶有所述絕緣層。進(jìn)一步優(yōu)選的，可以在隔膜上也涂覆所述的絕緣層。下面通過具體實施方式
結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。實施例實驗方法以鈷酸鋰為正極活性材料，人造石墨為負(fù)極活性材料，按以下配方制成正負(fù)極片。 并組裝成18650電池，注液，封口，并進(jìn)行阻抗和倍率，循環(huán)測試。其中負(fù)極片碾壓后，用線棒在極片的石墨材料表面涂上一層很薄的Al2O3涂層，并完全覆蓋石墨涂層，涂布厚度分別為1.9micron，2. 6micron和3. 5micron，見附圖1。各配件成分配方如下正極配方為鈷酸鋰SP PVDF = 100 1 2 1 4負(fù)極的配方為石墨SP CMC SBR = 100 1 2 1 2 1. 5 3安全涂層配方為Al2O3 binder = 100 0. 5 5 (binder是日本^ON公司的商業(yè)產(chǎn)品SX-9124，此處作為粘結(jié)劑使用)隔離膜為16micron的Celgard PP/PE/PP高分子聚合物電解液為碳酸乙烯酯(EC)碳酸二乙酯(DEC)氟代碳酸乙烯酯(FEC)碳酸亞乙烯酯(VC)亞硫酸丙烯酯(PS) =30 40 1 5 1 2 1 2，電解質(zhì)為六氟磷酸鋰1M。將所得電池進(jìn)行阻抗、倍率和循環(huán)性能測試。結(jié)果如圖2-6所示。由圖2的交流阻抗譜可看出，隨著涂層厚度的增大，電池的阻抗也增大。當(dāng)涂層為 1. 9micron時，阻抗最小。同時可看出，涂層厚度相近時，阻抗大小也相當(dāng)。由圖3A、B可以看出，當(dāng)涂層為1. Qmicron時，電池的大倍率性能較好，2C放電容量基本等于IC的放電容量，而當(dāng)涂層為2. 6micron時，2C的放電容量略小于IC的放電容量.由圖4可以看出，有陶瓷涂層的電池循環(huán)性能要好于沒有陶瓷涂層的。由圖5及圖6的電池安全測試結(jié)果表明，有涂層的電池安全性能要大大優(yōu)于沒涂層的電池。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種鋰離子電池極片，所述極片為正極片或負(fù)極片，所述極片上涂覆有正極材料或負(fù)極材料，其特征在于所述正極材料或負(fù)極材料表面還涂覆有絕緣層，所述絕緣層厚度為 0. 8 ~ 2. Omicron0
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池極片，其特征在于所述絕緣層厚度為1.5 2. Omicron0
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋰離子電池極片，其特征在于所述絕緣層厚度為1.8 2. Omicron0
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3任意一項所述的鋰離子電池極片，其特征在于所述絕緣層為陶瓷涂層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋰離子電池極片，其特征在于所述陶瓷涂層含有A1203、 TiO2, MgO, SiO2, ZrO2 中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋰離子電池極片，其特征在于所述陶瓷涂層為Al2O3涂層。
7.含有權(quán)利要求1 6中任意一項所述的鋰離子電池極片的鋰離子電池。
8.一種提高鋰離子電池安全性能的方法，所述方法包括使用權(quán)利要求1 6中任意一項所述的鋰離子電池極片制備鋰離子電池。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋰離子電池極片，所述極片為正極片或負(fù)極片，所述極片上涂覆有正極材料或負(fù)極材料，所述正極材料或負(fù)極材料表面還涂覆有絕緣層，所述絕緣層厚度為0.8～2.0micron。本發(fā)明通過對鋰離子電池極片的正極材料或負(fù)極材料表面涂覆特定厚度的絕緣層，能夠提高鋰離子電池的安全性能、循環(huán)性能以及大倍率放電性能。
文檔編號H01M10/0525GK102222787SQ20101015167
公開日2011年10月19日 申請日期2010年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月15日
發(fā)明者盧強, 沈炎賓 申請人:深圳市比克電池有限公司