專利名稱：一種鋰離子二次電池及其正極極片的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及鋰離子二次電池技術領域，特指一種在正極極片的膜片層表面加入處理層的正極極片以及使用該正極極片的鋰離子二次電池。
背景技術：
鋰離子電池的安全性能，特別是高溫下的熱穩(wěn)定性能，與充電狀態(tài)的正極材料與電解液的反應放熱密切相關。在通常的以石墨為負極的鋰離子電池中，電池充電后，陰極活性物質處于一個高的對鋰電極電位(Li+/Li)，此時正極活性物質與電解液具有比較高的反應活性；在高溫下 (50 230°C )電解液會與正極活性物質發(fā)生放熱反應，這些放熱反應產生的熱量將成為電池在高溫濫用情況下熱失控的推動力。減少和抑制正極材料與電解液的反應活性點或減少反應放熱量將成為提高電池高溫熱穩(wěn)定性能的關鍵因素。滿充電狀態(tài)下的正極極片由于具有較高的反應活性，將會與活性物質周圍的電解液發(fā)生反應而放出大量的熱量，研究表明4. 2v(LiVLi)下的LiCoA活性物質與電解液在50°C 230°C之間所放出的熱量為約觀0 290J/g，其放熱總量約為正極片與電解液在 50 400°C總體放熱量的60% 65% ；因此，如何減少正極活性物質與電解液之間的反應活性位點成為本實用新型的關鍵內容
實用新型內容
本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術的不足，而提供一種具有良好高溫熱穩(wěn)定性能和安全性能的正極極片。為了達到以上目的，本實用新型采用如下技術方案—種鋰離子二次電池正極極片，包括集流體以及附著在集流體上的正極膜片層， 還包括氟化鋰處理層，所述的氟化鋰處理層附著在正極膜片層表面。作為本實用新型鋰離子二次電池正極極片的一種改進，所述的處理層的厚度為 0. 1 30 μ HIo作為本實用新型鋰離子二次電池正極極片的一種改進，所述的正極膜片層厚度為 0. 03 0. 50mm。作為本實用新型鋰離子二次電池正極極片的一種改進，所述的集流體的厚度為 8 30 μ Hio此外，本實用新型還公開了一種鋰離子二次電池，包括正極極片、負極極片以及間隔在正極極片和負極極片之間的隔離膜，及其電解液，所述的正極極片為上述段落所述的正極極片。本實用新型采用上述的技術方案，與現(xiàn)有的技術相比具有以下優(yōu)點本實用新型結構簡單，氟化鋰處理層減少了正極活性物質與電解液的接觸，減少正極活性物質與電解液在高溫下的放熱反應，同時LiF物質在一定程度上抑制了電解液在高反應活性的正極材料表面的分解反應；從而減少高溫條件下正極活性物質與電解液之間的反應，提高了電池在50 230°C溫度下的熱穩(wěn)定性能。

圖1為實用新型的結構示意圖。
具體實施方式
以下的實例描述具體涉及一種鋰離子二次電池正極片處理方法和具有該極片的具有優(yōu)越高溫安全性能的離子電池。實施例1 正極極片的制作將LiCo02，聚四氟乙烯、乙炔黑，以質量比96% 2.5% 1.5%混合，快速攪拌 i2h后，再真空慢速攪拌池得到所需的漿料；然后將漿料采用刮刀法在鋁箔上進行涂布在 8 μ m的鋁箔集流體2上，并置于85+/-10°C的環(huán)境下干燥6分鐘后得到厚度為0. 03mm的正極膜片3。再將LiF、聚四氟乙烯以質量比98% 2%加入蒸餾水中混合均勻，得到具有一定流動性的漿液，然后將漿液涂布到上述得到的正極膜片表面形成LiF處理層1，如附圖1 所示，LiF處理層1的厚度為0. Ιμπι;然后經過冷壓、分條得到正極極片。再將用8 μ m厚的鋁片制成的極耳焊接接在鋁箔上后，制得正極極片。負極極片制備的制備將石墨活性材料、Super-P(導電碳黑)、CMC(水基粘結劑，羧甲基纖維素鈉)、SBRGtyrene Butadiene Rubber, 丁苯橡膠)按照質量比為 94.5% 1.5% 1.7% 2. 3%加入水混合且攪拌均勻得到具有一定流動性的漿料，再將上述漿料涂覆在9um厚的金屬銅箔的兩面，烘干成具有一定柔度的負極極片。然后經過 8 μ m厚的銅片制成的負極極耳焊接接在銅箔上后，制得負極極片。鋰離子電池的制備將所得到的正極和負極經過卷繞、注液、化成等工序得到裸電芯。所用電解液采用碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯脂(PC)和碳酸二乙烯酯(DEC)的混合液為溶劑，采用六氟磷酸鋰(LiPF6)為鋰鹽，鋰鹽的濃度為lmol/L。DSC 測試測試溫度范圍為50 400°C，測試氣氛為N2,升溫速率為10°C /分鐘。對比例除了正極不進行LiF層表面處理以外，其余同實施例1。對相同100% SOC狀態(tài)下的該組電芯的正極片(4. 2v，Li+/Li)進行DSC測試，結果顯示在溫度范圍為50 400°C，實施例1的LiCo02體系的正極極片與電解液與電解液之間發(fā)生反應產生的熱量為350. 4J/g，而對比例的LiCo02體系的正極極片與電解液與電解液之間發(fā)生反應產生的熱量為456. 6J/g，總體放熱量減少了約23%。實施例2 除了在極片表面處理的含有LiF處理層1的厚度為10 μ m、正極膜片層3為0. Imm 和集流體2厚度為15μπι以外，其余同實施例1。[0030]DSC測試結果顯示在溫度范圍為50 400°C，實施例2的正極極片與電解液與電解液之間發(fā)生反應產生的熱量為320. OJ/g，而對比例的正極極片與電解液與電解液之間發(fā)生反應產生的熱量為456. 6J/g，總體放熱量減少了約30%。實施例3:除了在極片表面處理的含有LiF處理層1的厚度為30 μ m、正極膜片層3的厚度為 0. 5mm和集流體2為30 μ m以夕卜，其余同實施例1。DSC測試結果顯示在溫度范圍為50 400°C，實施例3的LiCo02體系的正極極片與電解液與電解液之間發(fā)生反應產生的熱量為374. 4J/g，而對比例的LiCo02體系的正極極片與電解液與電解液之間發(fā)生反應產生的熱量為456. 6J/g，總體放熱量減少了約18%。綜上所述，本實用新型通過在正極極片上添加一層含LiF的表面處理層，能夠有效地提高正極極片熱穩(wěn)定性能和電池高溫安全性能。此外，本實用新型還可以如下的表面處理方法以達到在正極片中含有LiF物質的效果先將LiF顆粒和正極活性物質經過球磨混合，球磨轉速為250-350rpm，使LiF顆粒比較均勻的包覆或覆蓋在正極活性物質的表面，得到處理后的正極活性物質，使Li占活性物質總重量的-5wt%。然后將處理后正極活性物質聚四氟乙烯乙炔黑以質量比 (80% 96%) (10% 2. 5%) (10% 1. 5% )加入蒸餾水中，快速激烈攪拌12h 后，再真空慢速攪拌池得到所需的漿料。然后將漿料采用刮刀法或擠壓法在鋁箔上進行涂布，并置于85+/-10°C的環(huán)境下干燥6分鐘后得到正極膜片。需要說明的是，盡管本實用新型已經結合了一些具體的實例描述本實用新型所述的方法及優(yōu)化結果，但意圖并不限于本實用新型所述的具體形式的。相反，本實用新型所述的方法與優(yōu)化結果的范圍僅受權利要求的限制。另外，本實用新型沒有窮舉所述方法的組合種類，但本領域的技術人員應該認識到，可以根據(jù)本實用新型所述的方法和相關衍生方法的各種特征進行組合。
權利要求1.一種鋰離子二次電池正極極片，包括集流體以及附著在集流體上的正極膜片層，其特征在于還包括氟化鋰處理層，所述的氟化鋰處理層附著在正極膜片層表面。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種鋰離子二次電池正極極片，其特征在于所述的處理層的厚度為0. 1 30 μ m。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種鋰離子二次電池正極極片，其特征在于所述的正極膜片層厚度為0. 03 0. 50mm。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種鋰離子二次電池正極極片，其特征在于所述的集流體的厚度為8 30 μ m。
5.一種鋰離子二次電池，包括正極極片、負極極片以及間隔在正極極片和負極極片之間的隔離膜，及其電解液，其特征在于所述的正極極片為權利要求1 4任意一項所述的正極極片。
專利摘要本實用新型涉及鋰離子二次電池技術領域，包括集流體以及附著在集流體上的正極膜片層，還包括氟化鋰處理層，所述的氟化鋰處理層附著在正極膜片層表面，本實用新型結構簡單，氟化鋰處理層減少了正極活性物質與電解液的接觸，減少正極活性物質與電解液在高溫下的放熱反應，同時LiF物質在一定程度上抑制了電解液在高反應活性的正極材料表面的分解反應；從而減少高溫條件下正極活性物質與電解液之間的反應，提高了電池在50～230℃溫度下的熱穩(wěn)定性能。此外，本實用新型還公開了一種使用上述正極的鋰離子電池。
文檔編號H01M10/0525GK202159735SQ20112023482
公開日2012年3月7日 申請日期2011年7月6日 優(yōu)先權日2011年7月6日
發(fā)明者夏恒濤, 王娜, 袁慶豐 申請人:東莞新能源科技有限公司, 寧德新能源科技有限公司