專利名稱：鋰離子電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種鋰離子電池。
背景技術(shù)：
目前，隨著電動(dòng)汽車及便攜式電子設(shè)備如手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)和筆記本電腦等的迅猛發(fā)展，市場對高功率、高能量密度電池的需求越來越大。鋰離子電池是迄今為止已經(jīng)實(shí)用化的電池中電壓最高、能量密度最大的電池，具有良好的發(fā)展前景。鋰離子電池主要由電極、隔膜以及電解液構(gòu)成。在實(shí)際應(yīng)用中，鋰離子電池仍存在很多的安全隱患，如當(dāng)鋰離子電池過充時(shí)，該鋰離子電池內(nèi)的電極活性材料會(huì)發(fā)生分解而釋放熱量，進(jìn)而使該鋰離子電池內(nèi)部溫度升高并引起起火、爆炸，限制了鋰離子電池的應(yīng)
用。 目前解決鋰離子電池安全性問題的方法是在鋰離子電池中加入保護(hù)電路，然而所述保護(hù)電路通常較為復(fù)雜，且當(dāng)保護(hù)電路發(fā)生故障或損毀時(shí)，所述鋰離子電池仍存在上述安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，確有必要提供ー種具有較好安全性的鋰離子電池。ー鋰離子電池，包括一正極片、一負(fù)極片、一隔膜、及一非水性電解液，該正極片包括一正極集流體及形成于該正極集流體表面的正極材料層，該正極材料層包括均勻混合的正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑及粘結(jié)劑；其中，所述正極活性物質(zhì)包括正極活性材料顆粒以及包覆于該正極活性材料顆粒表面的磷酸鋁層，所述隔膜包括一多孔膜及ー涂覆于該多孔膜表面的保護(hù)層，該保護(hù)層保護(hù)該隔膜在鋰離子電池充放電過程中產(chǎn)生熱量時(shí)不會(huì)熔融。本發(fā)明的鋰離子電池具有較好熱穩(wěn)定性，這是由于所述正極活性材料顆粒表面包覆了ー層磷酸鋁層，使得可以在隔絕電解液與正極活性材料顆粒之間的電子遷移的同時(shí)使離子通過，從而在完成鋰離子的嵌入和脫出的同時(shí)避免電解液在較高溫度下分解，因此使該正極活性物質(zhì)可以在較高電壓下具有更好的熱穩(wěn)定性；同吋，由于隔膜中多孔膜的表面形成了保護(hù)層，也進(jìn)ー步提高了該隔膜的熱穩(wěn)定性。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例提供的鋰離子電池結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的正極活性物質(zhì)結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的鋰離子電池隔膜與傳統(tǒng)隔膜熱收縮性測試圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的鋰離子電池的循環(huán)性能測試曲線圖。圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的鋰離子電池在不同倍率下的恒流充電測試曲線圖。圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的鋰離子電池在不同倍率下的恒流放電測試曲線圖。圖7為對本發(fā)明實(shí)施例提供的鋰離子電池進(jìn)行充電時(shí)的電壓及電流隨時(shí)間變化曲線圖。圖8為如圖7所示充電的 過程后進(jìn)行加熱，該鋰離子電池不同位置的溫度變化曲線圖。圖9為本發(fā)明實(shí)施例提供的鋰離子電池在O. 5C倍率下的過充過程中的溫度變化曲線圖。圖10為本發(fā)明實(shí)施例提供的鋰離子電池在IC倍率下的過充過程中的溫度變化曲線圖。圖11為現(xiàn)有的容量為600mAh的手機(jī)鋰離子電池在IC倍率下的過充過程中的溫度變化曲線圖。主要元件符號說明
權(quán)利要求
1.ー鋰離子電池，包括一正極片、一負(fù)極片、一隔膜及一非水性電解液，該正極片包括一正極集流體及形成于該正極集流體表面的正極材料層，該正極材料層包括均勻混合的正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑及粘結(jié)劑；其特征在于，所述正極活性物質(zhì)包括正極活性材料顆粒以及包覆于該正極活性材料顆粒表面的磷酸鋁層，所述隔膜包括一多孔膜及ー設(shè)置于該多孔膜表面的保護(hù)層，該保護(hù)層保護(hù)該隔膜在鋰離子電池充放電過程中產(chǎn)生熱量時(shí)不會(huì)熔融。
2.如權(quán)利要求I所述的鋰離子電池，其特征在于，所述保護(hù)層通過將含磷酸根的磷源、三價(jià)鋁源以及金屬氧化物在液相溶劑中混合后形成的溶液涂覆于該多孔膜表面形成涂覆層，并干燥處理該涂覆層后形成。
3.如權(quán)利要求2所述的鋰離子電池，其特征在于，所述磷源為磷酸、磷酸三銨、磷酸鋁、磷酸ニ氫銨、磷酸ニ氫鋁、磷酸ー氫銨以及磷酸ー氫鋁中的ー種或多種。
4.如權(quán)利要求2所述的鋰離子電池，其特征在于，所述三價(jià)鋁源為氫氧化鋁、氧化鋁、磷酸鋁、磷酸ニ氫鋁以及磷酸ー氫鋁中的ー種或多種。
5.如權(quán)利要求2所述的鋰離子電池，其特征在于，所述金屬氧化物包括三氧化鉻、氧化鋅、氧化銅、氧化鎂、ニ氧化鋯、三氧化鑰、五氧化ニ釩、五氧化ニ鈮及五氧化ニ鉭中的ー種或多種。
6.如權(quán)利要求2所述的鋰離子電池，其特征在于，所述液相溶劑為水或N-甲基吡咯烷酮。
7.如權(quán)利要求I所述的鋰離子電池，其特征在于，所述磷酸鋁層在該正極活性物質(zhì)中的質(zhì)量百分比為0. 1%至3%。
8.如權(quán)利要求I所述的鋰離子電池，其特征在于，所述磷酸鋁層的厚度為5納米至20納米。
9.如權(quán)利要求I所述的鋰離子電池，其特征在于，所述磷酸鋁層為原位生成在該正極活性材料顆粒表面。
10.如權(quán)利要求I所述的鋰離子電池，其特征在于，所述磷酸鋁層厚度均勻且連續(xù)，且覆蓋整個(gè)正極活性材料顆粒表面。
11.如權(quán)利要求I所述的鋰離子電池，其特征在于，所述正極活性材料顆粒為未摻雜或摻雜的尖晶石結(jié)構(gòu)的錳酸鋰、層狀錳酸鋰、鎳酸鋰、鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、鋰鎳錳氧化物及鋰鎳鈷錳氧化物中的ー種或多種。
12.如權(quán)利要求I所述的鋰離子電池，其特征在于，所述保護(hù)層設(shè)置于該多孔膜的兩個(gè)表面。
13.如權(quán)利要求I所述的鋰離子電池，其特征在于，所述保護(hù)層的厚度為10納米 100納米。
14.如權(quán)利要求I所述的鋰離子電池，其特征在于，所述多孔膜為聚合物隔膜、陶瓷隔膜或含有陶瓷材料的聚合物隔膜。
15.如權(quán)利要求I所述的鋰離子電池，其特征在干，當(dāng)該隔膜受熱溫度大于100°C吋，該保護(hù)層轉(zhuǎn)化為ー連續(xù)的阻隔膜，該阻隔膜的成分為AlxMyPO4以及AlxMy(PO3)3中的一種或該兩種物質(zhì)的混合物；其中M的價(jià)態(tài)為k，M為Cr、Zn、Cu、Mg、Zr、Mo、V、Nb及Ta中的ー種或多種的混合；0〈x〈l,0〈y〈l 且 3x+ky=3。
16.ー鋰離子電池，包括一正極片、一負(fù)極片、一隔膜及一非水性電解液，該正極片包括一正極集流體及形成于該正極集流體表面的正極材料層，該正極材料層包括均勻混合的正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑及粘結(jié)劑；其特征在于，所述正極活性物質(zhì)包括正極活性材料顆粒以及包覆于該正極活性材料顆粒表面的磷酸鋁層，所述正極活性材料顆粒為鋰鎳鈷錳氧化物，所述隔膜包括一多孔膜及一涂覆于該多孔膜表面的保護(hù)層。
17.如權(quán)利要求16所述的鋰離子電池，其特征在于，所述保護(hù)層通過將磷酸鋁及三氧化鉻在液相溶劑中混合后形成的溶液涂覆于所述多孔膜表面形成涂覆層，并干燥處理該涂覆層后形成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋰離子電池，其包括一正極片、一負(fù)極片、一隔膜、及一非水性電解液，該正極片包括一正極集流體及形成于該正極集流體表面的正極材料層，該正極材料層包括均勻混合的正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑及粘結(jié)劑；其中，所述正極活性物質(zhì)包括正極活性材料顆粒以及包覆于該正極活性材料顆粒表面的磷酸鋁層，所述隔膜包括一多孔膜及一涂覆于該多孔膜表面的保護(hù)層，該保護(hù)層保護(hù)該隔膜在鋰離子電池充放電過程中產(chǎn)生熱量時(shí)不會(huì)熔融。
文檔編號H01M10/0525GK102856530SQ201110181638
公開日2013年1月2日 申請日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月30日
發(fā)明者李建軍, 何向明, 王莉, 陳敏, 高劍, 姜長印, 張麗春 申請人:清華大學(xué), 鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司