專利名稱：一種提高鋰離子電池安全性和循環(huán)性的化學(xué)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，特別是提供了一種提高鋰離子電池安全性和循 環(huán)性的化學(xué)方法。
背景技術(shù)：
由于能源和環(huán)境的雙重壓力，研究開(kāi)發(fā)環(huán)境友好的清潔能源已是迫在眉睫。鋰離 子電池因其在無(wú)污染性、高功率密度，高電壓以及無(wú)記憶效應(yīng)等方面的優(yōu)勢(shì)而備受各國(guó)研 發(fā)人員和政府的青睞。各國(guó)政府相繼投巨資來(lái)研究鋰離子電池產(chǎn)業(yè)化的各個(gè)環(huán)節(jié)因素，并 取得了豐碩的成果，使得鋰離子電池的應(yīng)用范圍得到進(jìn)一步擴(kuò)大。目前，電動(dòng)車用鋰離子電 池的研發(fā)仍牽動(dòng)著各國(guó)政府及研發(fā)機(jī)構(gòu)的神經(jīng)，其存在的問(wèn)題還需進(jìn)一步的解決。其中，安全性和壽命問(wèn)題是鋰離子電池要普遍使用化所必須解決的兩個(gè)主要問(wèn) 題，它們的解決將極大的增強(qiáng)人們對(duì)鋰電池的信賴，降低電池的成本，從而使電動(dòng)汽車的廣 泛使用成為可能。目前，在鋰離子電池安全性和壽命方面所作的工作主要有正、負(fù)極新型材料的研 究、功能型電解液的開(kāi)發(fā)、活化工藝的優(yōu)化以及電池結(jié)構(gòu)的改進(jìn)等等。另外，對(duì)電池極片進(jìn) 行涂膜處理也吸引了研發(fā)人員的深入探討，如發(fā)明專利CN1838468A采用延流法在負(fù)極極 片上涂一層無(wú)機(jī)粒子混合膜，制得電池的首次充放電容量可以達(dá)到142mAh/g(正極材料為 LiCoO2)，容量衰減率為0.4%。；戈明亮等人(合成材料老化與應(yīng)用，2007，36 (7) :31-36)詳 細(xì)說(shuō)明了最近聚合物電解質(zhì)膜的發(fā)展以及趨勢(shì)。然而，目前給鋰離子電池極片涂膜工藝還存在很多有待解決的問(wèn)題，如設(shè)備的適 應(yīng)性、涂膜的厚度及孔隙的控制、易用性等，產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的工藝目前還沒(méi)有。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述涂膜工藝所存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種通過(guò)在極片上涂膜來(lái)提高鋰離 子電池安全性和循環(huán)性的化學(xué)方法。本發(fā)明提高鋰離子電池安全性和循環(huán)性的化學(xué)方法，其通過(guò)在正極或者負(fù)極或者 雙電極表面涂膜來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中涂膜所采用的漿料由以下成分混合制得乙酸甲酯、聚偏氟乙烯一六氟丙烯、二氧化硅、二乙基碳酸酯、正丁醇、二甲基亞砜。通過(guò)對(duì)負(fù)極進(jìn)行涂膜，使得在循環(huán)過(guò)程中負(fù)極活性物質(zhì)——石墨不至于結(jié)構(gòu)塌 陷，而且有利于負(fù)極表面SEI膜的穩(wěn)定，這種方法大大提高了鋰離子電池的安全性和循環(huán) 性能。該方法操作方便，對(duì)環(huán)境友好，能夠在常溫狀態(tài)下得到厚度均勻的薄膜，并方便用于 商業(yè)化生產(chǎn)。通過(guò)對(duì)正極涂膜，可以在一定程度上抑制正極容量的衰減。構(gòu)成上述漿料的各種物質(zhì)所占質(zhì)量份數(shù)可以為乙酸甲酯60 70 %、二氧化硅 1 2 %、二乙基碳酸酯10 15 %、正丁醇7 10 %、二甲基亞砜3 10 %，聚偏氟乙烯一六 氟丙烯為3% -19%。
上述涂膜可以通過(guò)如下工藝來(lái)實(shí)施將漿料放入涂膜機(jī)上，對(duì)已輥壓過(guò)的負(fù)極極 片進(jìn)行涂膜，然后在40 60°C水蒸汽環(huán)境下保持2 5分鐘，隨后在120 150°C下烘烤 3 5分鐘。本發(fā)明的有益效果是涂膜的介電常數(shù)在8. 4以上、孔隙大小在0. 03 0. 12 μ m 左右，并且孔隙率在45%左右，可以保證良好的鋰離子穿透性，通過(guò)對(duì)正極涂膜，可以在 一定程度上抑制正極容量的衰減。通過(guò)對(duì)負(fù)極進(jìn)行涂膜，使得在循環(huán)過(guò)程中負(fù)極活性物 質(zhì)——石墨不至于結(jié)構(gòu)塌陷，而且有利于負(fù)極表面SEI膜的穩(wěn)定，負(fù)極在進(jìn)行循環(huán)的過(guò)程中 得到了有效的保護(hù)，提高了鋰離子電池的安全性和循環(huán)性能。該方法簡(jiǎn)單易行、操作方便， 對(duì)環(huán)境友好，能夠在常溫狀態(tài)下得到厚度均勻的薄膜，并方便用于商業(yè)化生產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明不僅 僅局限于下面的實(shí)施例。實(shí)施例一1)配料按乙酸甲酯、聚偏氟乙烯一六氟丙烯、二氧化硅、二乙基碳酸酯、正丁醇、 二甲基亞砜各原料所占質(zhì)量份數(shù)為乙酸甲酯60%、二氧化硅1.5%、二乙基碳酸酯12%、 正丁醇7%、二甲基亞砜3%，選取乙酸甲酯、聚偏氟乙烯一六氟丙烯、二氧化硅、二乙基碳 酸酯、正丁醇、二甲基亞砜，將乙酸甲酯、聚偏氟乙烯一六氟丙烯、二氧化硅、二乙基碳酸酯、 正丁醇、二甲基亞砜分散混合，得到混合漿料；2)將混合漿料放入涂膜機(jī)上，對(duì)以進(jìn)行輥壓過(guò)的負(fù)極進(jìn)行涂膜。先進(jìn)行40°C水蒸 氣環(huán)境下2分鐘，隨后在125°C烘烤5分鐘，得到涂膜處理過(guò)的負(fù)極極片。3)將負(fù)極極片高溫烘箱內(nèi)，擱置M小時(shí)以上，隨后分切，得到成品。實(shí)施例二1)配料按乙酸甲酯、聚偏氟乙烯一六氟丙烯、二氧化硅、二乙基碳酸酯、正丁醇、 二甲基亞砜各原料所占質(zhì)量份數(shù)為乙酸甲酯70 %、二氧化硅2 %、二乙基碳酸酯10 %、正 丁醇10%、二甲基亞砜4%，選取乙酸甲酯、聚偏氟乙烯一六氟丙烯、二氧化硅、二乙基碳酸 酯、正丁醇、二甲基亞砜，將乙酸甲酯、聚偏氟乙烯一六氟丙烯、二氧化硅、二乙基碳酸酯、正 丁醇、二甲基亞砜分散混合，得到混合漿料；2)將混合漿料放入涂膜機(jī)上，對(duì)以進(jìn)行輥壓過(guò)的負(fù)極進(jìn)行涂膜。先進(jìn)行45°C水蒸 氣環(huán)境下3分鐘，隨后在120°C烘烤4分鐘，得到涂膜處理過(guò)的負(fù)極極片。3)將負(fù)極極片高溫烘箱內(nèi)，擱置M小時(shí)以上，隨后分切，得到成品。實(shí)施例三1)配料按乙酸甲酯、聚偏氟乙烯一六氟丙烯、二氧化硅、二乙基碳酸酯、正丁醇、 二甲基亞砜各原料所占質(zhì)量份數(shù)為乙酸甲酯68%、二氧化硅2. 5%、二乙基碳酸酯15%、 正丁醇8%、二甲基亞砜5%，選取乙酸甲酯、聚偏氟乙烯一六氟丙烯、二氧化硅、二乙基碳 酸酯、正丁醇、二甲基亞砜，將乙酸甲酯、聚偏氟乙烯一六氟丙烯、二氧化硅、二乙基碳酸酯、 正丁醇、二甲基亞砜分散混合，得到混合漿料；2)將混合漿料放入涂膜機(jī)上，對(duì)以進(jìn)行輥壓過(guò)的負(fù)極進(jìn)行涂膜。先進(jìn)行55°C水蒸 氣環(huán)境下3分鐘，隨后在140°C烘烤3分鐘，得到涂膜處理過(guò)的負(fù)極極片。
3)將負(fù)極極片高溫烘箱內(nèi)，擱置M小時(shí)以上，隨后分切，得到成品。實(shí)施例四1)配料按乙酸甲酯、聚偏氟乙烯一六氟丙烯、二氧化硅、二乙基碳酸酯、正丁醇、 二甲基亞砜各原料所占質(zhì)量份數(shù)為乙酸甲酯68 %、二氧化硅2 %、二乙基碳酸酯12 %、正 丁醇9%、二甲基亞砜4.5%，選取乙酸甲酯、聚偏氟乙烯一六氟丙烯、二氧化硅、二乙基碳 酸酯、正丁醇、二甲基亞砜，將乙酸甲酯、聚偏氟乙烯一六氟丙烯、二氧化硅、二乙基碳酸酯、 正丁醇、二甲基亞砜分散混合，得到混合漿料；2)將混合漿料放入涂膜機(jī)上，對(duì)以進(jìn)行輥壓過(guò)的負(fù)極進(jìn)行涂膜。先進(jìn)行60°C水蒸 氣環(huán)境下2分鐘，隨后在150°C烘烤3分鐘，得到涂膜處理過(guò)的負(fù)極極片。3)將負(fù)極極片高溫烘箱內(nèi)，擱置M小時(shí)以上，隨后分切，得到成品。其結(jié)果表明在經(jīng)過(guò)960圈的常溫循環(huán)后，電池的容量剩余80. 3%，容量衰減率為 0. 205%。。本發(fā)明各原料的上下限、區(qū)間取值，以及工藝參數(shù)(如溫度、時(shí)間等)的上下限、區(qū) 間取值都能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，在此不一一列舉實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種提高鋰離子電池安全性和循環(huán)性的化學(xué)方法，應(yīng)用在正極、負(fù)極極片表面涂膜 的方法處理工序中，其特征在于所述方法中采用包括乙酸甲酯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共 聚物、二氧化硅、二乙基碳酸酯、正丁醇、二甲基亞砜混合制得的涂抹在極片表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高鋰離子電池安全性和循環(huán)性的化學(xué)方法，其特征在于 所述漿料的各種物質(zhì)所占質(zhì)量比例為乙酸甲酯60 70%、二氧化硅1 2%、二乙基碳酸 酯10 15 %、正丁醇7 10 %、二甲基亞砜3 10 %，聚偏氟乙烯一六氟丙烯為3 % -19 %。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的提高鋰離子電池安全性和循環(huán)性的化學(xué)方法，其特征在于 所述涂膜可以通過(guò)如下工藝來(lái)實(shí)施將漿料放入涂膜機(jī)上，對(duì)已輥壓過(guò)的負(fù)極極片進(jìn)行涂 膜，然后在40 60°C水蒸汽環(huán)境下保持2 5分鐘，隨后在120 150°C下烘烤3 5分 鐘。
全文摘要
一種提高鋰離子電池安全性和循環(huán)性的化學(xué)方法，應(yīng)用在正極、負(fù)極極片表面涂膜的方法處理工序中，方法中采用包括乙酸甲酯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、二氧化硅、碳酸二乙酯、正丁醇、二甲基亞砜混合制得的漿料涂抹在極片表面；涂膜工藝如下將漿料放入涂膜機(jī)上，對(duì)已輥壓過(guò)的極片涂膜，在40～60℃水蒸汽環(huán)境下保持2～5分鐘，再在120～150℃下烘烤3～5分鐘。本發(fā)明對(duì)正極涂膜，可以在一定程度上抑制正極容量的衰減。對(duì)負(fù)極進(jìn)行涂膜，負(fù)極在進(jìn)行循環(huán)的過(guò)程中得到了有效的保護(hù)，提高了鋰離子電池的安全性和循環(huán)性能。該方法簡(jiǎn)單易行、操作方便，對(duì)環(huán)境友好，能夠在常溫狀態(tài)下得到厚度均勻的薄膜，并方便用于商業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)H01M4/139GK102054971SQ20101023644
公開(kāi)日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月22日
發(fā)明者劉超, 吳寧寧, 安富強(qiáng), 王雅和, 雷向利 申請(qǐng)人:中信國(guó)安盟固利動(dòng)力科技有限公司