專利名稱：鋰離子電池及其正極片的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鋰離子電池，尤其是一種具有良好安全性能的鋰離子電池及其正 極片。
背景技術：
隨著現(xiàn)代電子技術的發(fā)展，各種便攜設備如攝像機、數(shù)碼相機、筆記本電腦、MP4、 便攜式DVD等得到了廣泛使用。鋰離子電池作為一種能量密度高、環(huán)境友好的電池，因具有 重量輕、儲能大、功率大、壽命長、自放電系數(shù)小、溫度適應范圍寬泛等優(yōu)點而逐漸受到人們 的青睞，被廣泛應用于各種便攜設備中。鋰離子電池具有特殊的電化學體系，一般使用碳酸酯作為電解液溶劑，碳酸酯的 易燃特性使得鋰離子電池在為人們提供便利的同時也帶來了一定的安全隱患。過充和內短 路是威脅鋰離子電池安全性能的兩個主要問題，通過使用外接保護電路和防過充電解液添 加劑可在很大程度上解決鋰離子電池的過充安全問題，然而由于內短路的不可探測性，其 依然是威脅鋰離子電池安全的一個重要問題。為了實現(xiàn)制造工藝的便利，鋰離子電池正極片通常會保留部分未被正極膜片和端 子覆蓋的正極集流體，當鋰離子電池被非正當使用時，如受到擠壓、撞擊或被尖銳物品刺穿 等機械破壞時，極易導致裸露的正極集流體與負極膜片接觸而造成短路。此時，短路形成的 短路電阻小，短路電流大，短路點在短時間內溫度驟然升高，可能導致電池熱失控，容易引 發(fā)安全問題。實驗證明，鋰離子電池的正極集流體(通常為鋁箔)與負極膜片接觸而引起的內 短路是鋰離子電池最危險的短路方式，容易引起電池起火甚至爆炸。為了避免此種內短路 引發(fā)的安全問題，現(xiàn)有技術中采用了以下幾種方式來提高電池的安全性。如于2007年2月2日申請的中國發(fā)明專利申請CN 200710026671. 5號所揭示在 鋰離子電池的負極膜片表面覆蓋一層金屬氧化物膜，該層金屬氧化物膜具有提高負極膜片 表面電阻和降低熱傳導速率的作用，可以有效提高電池的短路安全特性。同時，該層金屬氧 化物膜采用多孔結構，鋰離子可順利穿過并實現(xiàn)電池的充放電，保證了電池的電化學性能。又如于2007年4月25日申請的中國發(fā)明專利申請CN 200710027688. 2號所揭示 可在負極膜片中摻雜金屬氧化物顆?；驅κw粒進行表面包覆，以增大負極膜片的體相 電阻，降低短路電流，減小短路點的溫升，提高電池的短路安全特性。再如于2008年7月24日申請的中國發(fā)明專利申請CN 200810029727. 7號所揭示 可對正極膜片進行多層涂布，以增強正極膜片與正極集流體的粘結，增大短路電阻，改善電 池的短路安全特性。本發(fā)明旨在通過使用絕緣保護層對未被正極膜片和端子遮蓋的正極集流體進行 保護，增大正極集流體與負極膜片短路時的接觸電阻，降低短路電流和短路點溫升，提高鋰 離子電池的短路安全特性。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一個目的在于提供一種具有良好安全性能的鋰離子電池正極片。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種鋰離子電池正極片，其包括正極集流 體和分布在正極集流體上的正極膜片和端子，其中，正極集流體未被正極膜片和端子覆蓋 的表面上分布有可提高正極集流體表面電阻的絕緣保護層。相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明鋰離子電池正極片至少具有以下優(yōu)點正極集流體未被 正極膜片和端子覆蓋的表面上分布有可提高正極集流體表面電阻的絕緣保護層，通過絕緣 保護層對正極片裸露的正極集流體進行保護，可增大正極集流體與負極膜片接觸時的歐姆 電阻，提高鋰離子電池的安全特性。作為本發(fā)明鋰離子電池正極片的一種改進，所述絕緣保護層為聚合物涂層。作為本發(fā)明鋰離子電池正極片的一種改進，所述聚合物涂層中的聚合物選自丁苯 橡膠、丁腈橡膠、羧基丁腈橡膠、羧基丁苯橡膠、氯丁橡膠、環(huán)氧膠、聚硅氧烷膠、聚氨酯膠、 脲醛樹脂膠、酚醛樹脂膠、聚丁烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚酰亞胺、聚乙酸乙烯酯、聚丙烯酸 酯或其組合。作為本發(fā)明鋰離子電池正極片的一種改進，所述絕緣保護層為絕緣膠紙層。作為本發(fā)明鋰離子電池正極片的一種改進，所述絕緣保護層為金屬氧化物顆粒涂層。作為本發(fā)明鋰離子電池正極片的一種改進，所述金屬氧化物涂層中的金屬氧化物
顆粒選自三氧化二鋁、二氧化鈦、氧化鋅、氧化鎂或其組合。作為本發(fā)明鋰離子電池正極片的一種改進，所述絕緣保護層為二氧化硅顆粒涂層。作為本發(fā)明鋰離子電池正極片的一種改進，所述正極集流體為鋁箔。本發(fā)明的另一目的在于提供一種具有良好安全性能的鋰離子電池。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種鋰離子電池，其包括正極片、負極片、 間隔于正極片和負極片之間的隔離膜，以及電解液，其中，正極片為前述鋰離子電池正極 片。


下面結合附圖和具體實施方式
，詳細說明本發(fā)明鋰離子電池及其正極片，其中圖1所示為本發(fā)明鋰離子電池正極片的結構示意圖。圖2所示為本發(fā)明鋰離子電池實施例1至3和比較例鋰離子電池在釘刺實驗中的 電壓變化曲線。圖3所示為本發(fā)明鋰離子電池實施例1至3和比較例鋰離子電池在釘刺實驗中的 表面溫度變化曲線。
具體實施例方式下面結合實施例和附圖，詳細說明本發(fā)明鋰離子電池及其正極片，但本發(fā)明的實 施例不限于此。鋰離子電池正極片的制備
實施例1本發(fā)明鋰離子電池正極片的制備分兩步，第一步，制備普通鋰離子電池 正極片將正極活性材料鈷酸鋰、粘結劑聚偏二氟乙烯(PVDF)、導電劑(導電碳Super-P) 在分散劑N，N-二甲基吡咯烷酮(NMP)中混合均勻，得到均一、穩(wěn)定的正極漿料；然后，將正 極漿料均勻地涂布在正極集流體鋁箔上，經(jīng)充分干燥得到普通鋰離子電池正極片。第二步， 對第一步獲得的正極片進行絕緣保護處理首先，將金屬氧化物顆粒與粘結劑丁苯橡膠乳 液(SBR)按照一定的重量比溶解在分散劑水中，獲得均一、穩(wěn)定的漿料；然后，采用涂布或 浸蘸的方式將漿料覆蓋在正極片裸露的正極集流體鋁箔上，干燥后得到具有絕緣保護層的 正極片。在本實施例中，金屬氧化物顆?？梢愿鶕?jù)需要選自Al203、Mg0、Zn0、Ti02或其組合。 但是，根據(jù)本發(fā)明的其他實施例，絕緣保護層也可以是非金屬氧化物SiO2顆粒涂層。實施例2鋰離子電池正極片的制備同樣分兩步，第一步制備普通鋰離子電池正極 片與實施例1相同，不再贅述。與實施例1不同之處在于，在實施例2的第二步中，采用聚 合物涂層對裸露的正極集流體鋁箔進行保護首先，將聚合物粉料(或乳液)與適當?shù)娜?劑(或分散劑)混合均勻獲得相應的溶液(或分散液)；然后，通過涂布或浸蘸方式將此溶 液(或分散液)覆蓋在正極片裸露的正極集流體鋁箔上，干燥后得到具有絕緣聚合物涂層 保護的正極片。根據(jù)需要，聚合物可以選自丁苯橡膠、丁腈橡膠、羧基丁腈橡膠、羧基丁苯橡 膠、氯丁橡膠、環(huán)氧膠、聚硅氧烷膠、聚氨酯膠、脲醛樹脂膠、酚醛樹脂膠、聚丁烯、聚丙烯、聚 偏氟乙烯、聚酰亞胺、聚乙酸乙烯酯、聚丙烯酸酯或其組合。實施例3鋰離子電池正極片的制備同樣分兩步，第一步制備普通鋰離子電池正極 片與實施例1相同，不再贅述。與實施例1不同之處在于，在實施例3的第二步中，采用絕 緣膠紙對裸露的正極集流體鋁箔進行保護。在正極片裸露的正極集流體鋁箔上使用絕緣膠 紙進行覆蓋，同樣可以實現(xiàn)對裸露的正極集流體鋁箔的絕緣保護。相對于本發(fā)明實施例1 和實施例2，本發(fā)明實施例3更易于實現(xiàn)。圖1所示為根據(jù)本發(fā)明實施例1至3獲得的本發(fā)明鋰離子電池正極片10的結構 示意圖，其包括正極集流體鋁箔20、分布在正極集流體鋁箔20表面上的正極膜片30和絕 緣保護層40，其中，絕緣保護層40附著于鋰離子電池正極片10裸露的正極集流體鋁箔20 上，即未被正極膜片30和端子(未圖示)覆蓋的正極集流體鋁箔20的表面上。鋰離子電池的制備將根據(jù)上述實施例1至3獲得的鋰離子電池正極片與隔離膜、含有負極活性材料 的負極片經(jīng)過卷繞、入殼、注液、封裝、化成、排氣、容量測試和老化等工序分別獲得本發(fā)明 鋰離子電池實施例1至3。其中，正極膜片中的正極活性材料為鈷酸鋰，負極片中的負極活 性材料為石墨，隔離膜為PP/PE/PP三層復合材質多孔膜，電解液為含lmol/L LiPF6的碳酸 酯溶液。作為比較，將本發(fā)明鋰離子電池正極片的實施例1中第一步制得的普通鋰離子電 池正極片與隔離膜、含有負極活性材料的負極片經(jīng)過卷繞、入殼、注液、封裝、化成、排氣、容 量測試和老化等工序分別獲得比較例鋰離子電池。其中，正極膜片中的正極活性材料為鈷 酸鋰，負極片中的負極活性材料為石墨，隔離膜為PP/PE/PP三層復合材質多孔膜，電解液 為含lmol/L LiPF6的碳酸酯溶液。用釘刺測試模擬鋰離子電池的內短路，結果表明使用金屬氧化物涂層、聚合物 涂層或絕緣膠紙層保護正極片裸露的正極集流體鋁箔的鋰離子電池，均能夠以較低的溫度(< 700C )通過釘刺測試，不會引發(fā)安全問題，圖2和圖3分別給出了本發(fā)明鋰離子電池實 施例1至3和比較例鋰離子電池在釘刺實驗中的電壓和表面溫度變化曲線。結合上述對各個實施例的詳細描述可以看出，本發(fā)明鋰離子電池正極片中，正極 集流體未被正極膜片和端子覆蓋的表面上分布有可提高正極集流體表面電阻的絕緣保護 層。當采用上述正極片的鋰離子電池發(fā)生因正極集流體與負極膜片相接觸引起的內短路 時，短路點的歐姆接觸電阻大，短路電流密度小，短路點的溫升較低，降低了電池起火爆炸 的危險，可有效改善鋰離子電池的短路安全特性。需要說明的是，根據(jù)上述說明書的揭示和闡述，本發(fā)明所屬領域的技術人員還可 以對上述實施方式進行變更和修改。因此，本發(fā)明并不局限于上面揭示和描述的具體實施 方式，對本發(fā)明的一些等同修改和變更也應當在本發(fā)明的權利要求的保護范圍內。此外，盡 管本說明書中使用了一些特定的術語，但這些術語只是為了方便說明，并不對本發(fā)明構成 任何限制。
權利要求
一種鋰離子電池正極片，其包括正極集流體與分布在正極集流體上的正極膜片和端子，其特征在于所述正極集流體未被正極膜片和端子覆蓋的表面上分布有可提高正極集流體表面電阻的絕緣保護層。
2.根據(jù)權利要求1所述的鋰離子電池正極片，其特征在于所述絕緣保護層為聚合物涂層。
3.根據(jù)權利要求2所述的鋰離子電池正極片，其特征在于所述聚合物涂層中的聚合 物選自丁苯橡膠、丁腈橡膠、羧基丁腈橡膠、羧基丁苯橡膠、氯丁橡膠、環(huán)氧膠、聚硅氧烷膠、 聚氨酯膠、脲醛樹脂膠、酚醛樹脂膠、聚丁烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚酰亞胺、聚乙酸乙烯 酯、聚丙烯酸酯或其組合。
4.根據(jù)權利要求1所述的鋰離子電池正極片，其特征在于所述絕緣保護層為絕緣膠 紙層。
5.根據(jù)權利要求1所述的鋰離子電池正極片，其特征在于所述絕緣保護層為金屬氧 化物顆粒涂層。
6.根據(jù)權利要求5所述的鋰離子電池正極片，其特征在于所述金屬氧化物顆粒涂層 中的金屬氧化物顆粒選自三氧化二鋁、二氧化鈦、氧化鋅、氧化鎂或其組合。
7.根據(jù)權利要求1所述的鋰離子電池正極片，其特征在于所述絕緣保護層為二氧化 硅顆粒涂層。
8.根據(jù)權利要求1所述的鋰離子電池正極片，其特征在于所述正極集流體為鋁箔。
9.一種鋰離子電池，其包括正極片、負極片、間隔于正極片和負極片之間的隔離膜，以 及電解液，其特征在于所述正極片為權利要求1至8中任一項所述的鋰離子電池正極片。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋰離子電池正極片，其包括正極集流體與分布在正極集流體上的正極膜片和端子，其中，正極集流體未被正極膜片和端子覆蓋的表面上分布有可提高正極集流體表面電阻的絕緣保護層。本發(fā)明鋰離子電池正極片通過絕緣保護層對未被正極膜片和端子覆蓋的正極集流體進行保護，可以增大正極集流體與負極膜片接觸時的歐姆電阻，提高鋰離子電池的安全特性。此外，本發(fā)明還公開了一種使用前述鋰離子電池正極片的鋰離子電池。
文檔編號H01M10/0525GK101894937SQ20101022067
公開日2010年11月24日 申請日期2010年7月2日 優(yōu)先權日2010年7月2日
發(fā)明者于子龍, 汪穎, 許瑞, 趙豐剛, 陳治 申請人:東莞新能源科技有限公司;東莞新能源電子科技有限公司