專利名稱：一種鋰離子電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種鋰離子電池
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種鋰離子電池。
背景技術(shù)：
隨著電子工業(yè)、信息技術(shù)的快速發(fā)展，人們對(duì)各類電器電源的要求越來(lái)越高。鋰離子電池被用于多種移動(dòng)便攜設(shè)備，如移動(dòng)電話、相機(jī)、筆記本電腦、便攜式電動(dòng)工具等。而電池的充電方式也日益多元化，如使用常規(guī)電源充電，備用電源電池充電，使用用電設(shè)備上的USB接口進(jìn)行充電等。 鋰離子電池的竟?fàn)巸?yōu)勢(shì)在于，具有更高的動(dòng)力和能量密度性能，同時(shí)具有較強(qiáng)的充電和放電效果，另外，由于鋰離子電池相對(duì)其他鋰電產(chǎn)品更具有安全可靠性以及長(zhǎng)使用壽命，在向混合動(dòng)力(HEV)、插電式混合動(dòng)力(PHEV)及純電動(dòng)車(EV)轉(zhuǎn)型的過(guò)程中，鋰離子蓄電池是必不可少的。近年來(lái)以太陽(yáng)能、風(fēng)能為代表的新能源產(chǎn)業(yè)和以電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車、電動(dòng)滑板車、電動(dòng)機(jī)車及電動(dòng)車(EV/PHEV)為代表的電力驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速。常規(guī)的鋰離子電池，包括電極組件、非水電解液及外殼，所述電極組件包括依次疊放并成卷繞或Z形疊繞的正極片、負(fù)極片和PE/PP隔膜，所述電極組件和所述非水電解液密封在所述外殼中。這種結(jié)構(gòu)的鋰離子電池在卷繞或Z形疊繞的工序中需要的部件多、加工復(fù)雜，而且當(dāng)電池由于過(guò)度充電或者內(nèi)部電極接觸導(dǎo)致短路時(shí)就會(huì)過(guò)熱，PE/PP隔膜在150攝氏度左右就開(kāi)始融化，內(nèi)部短路很容易從小面積擴(kuò)大至大面積短路，造成電池進(jìn)一步放熱，正負(fù)、電解液極材料急劇分解，從而導(dǎo)致電池爆炸燃燒。雖然手機(jī)、數(shù)碼產(chǎn)品、筆記本電腦等產(chǎn)品起火燃燒是很危險(xiǎn)的，但是這種設(shè)備的電池一般只有一個(gè)或者幾個(gè)電池芯。車載電池組中包含了成千上萬(wàn)個(gè)電池芯，一旦起火燃燒后果會(huì)嚴(yán)重得多。由于在生產(chǎn)過(guò)程中大量電池芯中意外殘留了一些導(dǎo)電微?；蚪饘傥⒘?，結(jié)果導(dǎo)致許多筆記本電腦廠商召回了數(shù)百萬(wàn)件筆記本電腦電池。在極少數(shù)情況下，這些導(dǎo)電微?；蚪饘傥⒘？梢源┻^(guò)電池內(nèi)部導(dǎo)致正負(fù)電極直接接觸造成內(nèi)部短路。這樣就會(huì)導(dǎo)致電池過(guò)熱，從而導(dǎo)致電池內(nèi)部的PE/PP隔膜失效而進(jìn)一步出現(xiàn)更多短路現(xiàn)象，令過(guò)熱的情況繼續(xù)惡化。達(dá)到一定的溫度之后，電極材料就會(huì)分解而放出氧氣，電池過(guò)熱的速度就會(huì)更快，最終導(dǎo)致爆炸和起火。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種加工方便、安全性能好的鋰離子電池。上述技術(shù)問(wèn)題通過(guò)以下技術(shù)方案解決一種鋰離子電池，包括電極組件、非水電解液及外殼，所述電極組件包括正極片、負(fù)極片，所述電極組件和所述非水電解液密封在所述外殼中，其特征在于，所述負(fù)極片或/和所述正極片上涂覆有以隔開(kāi)所述負(fù)極片和所述正電極片的陶瓷隔膜層。進(jìn)一步的方案是，所述陶瓷隔膜層為陶瓷材料通過(guò)粘合劑在所述負(fù)極片或/和所述正極片上形成的隔膜層。所述陶瓷材料采用鋁、鋯、硅、鈦、鋇的氧化物、氮化物、碳化物、硅化物、硼化物的其中一種或多種材料。進(jìn)一步的方案是，所述陶瓷隔膜的厚度為1-35微米。進(jìn)一步的方案是，所述正極片和所述負(fù)極片疊置或卷繞。進(jìn)一步的方案是，所述正極片包括正電極集電體和及涂布在所述正電極集電體上的正電極活性材料層。所述正極活性材料層采用鈷酸鋰材料、鎳錳鈷三元材料和錳酸鋰材料中的一種或兩種或三種材料。進(jìn)一步的方案是，所述負(fù)極片包括負(fù)電極集電體和及涂布在所述負(fù)電極集電體上的負(fù)電極活性材料層。所述負(fù)極活性材料層采用人造石墨或天然石墨。 本實(shí)用新型鋰離子電池具有以下優(yōu)點(diǎn)I)由于陶瓷隔膜層是與正極片或負(fù)極片一體，在卷繞或疊繞的工序中，相對(duì)簡(jiǎn)單；2)高能量密度傳統(tǒng)鋰離子電池由于采用較厚的PE/PP隔膜，能量密度只能做到105-140Wh/Kg，而采用陶瓷隔膜層的鋰離子電池其能量密度可以達(dá)到200Wh/Kg ；3)高安全性能陶瓷隔膜層能夠耐高溫，在達(dá)到一定溫度即250-350攝氏度時(shí)，還不能夠融化，保證電極之間不會(huì)短路，讓電池慢慢失效而不發(fā)生爆炸，可以保證陶瓷隔膜層不受損傷以防止短路，有效避免了由于PP/PE隔膜在150攝氏度就融化造成大面積內(nèi)部短路，電池爆炸起火等的現(xiàn)象。

圖I為本實(shí)用新型的電極組件的截面示意圖；圖2為圖I中A部分的放大示意圖。
具體實(shí)施方式如圖I至圖2所示，本實(shí)用新型一種鋰離子電池，包括電極組件I、非水電解液及外殼，電極組件I和非水電解液密封在外殼中，電極組件I包括成卷繞設(shè)置的正極片101、負(fù)極片102，負(fù)極片102上涂覆有以隔開(kāi)正電極片101和負(fù)極片102的的陶瓷隔膜層103。正極片101包括正電極集電體和及涂布在正電極集電體上的正電極活性材料層，正電極活性材料層采用鈷酸鋰、猛酸鋰、鎳酸鋰、猛鈷二元、鎳猛二元、鎳鈷二元或鎳猛鈷三元材料中的任意一種或多種材料。負(fù)極片102包括負(fù)電極集電體和及涂布在負(fù)電極集電體上的負(fù)電極活性材料層，負(fù)電極活性材料層采用人造石墨或者天然石墨。陶瓷隔膜層為由陶瓷材料和粘合劑組合制成的隔膜層，即陶瓷隔膜層是由陶瓷材料通過(guò)粘合劑在極片上形成的隔膜層，具體是以下方式制成陶瓷材料、粘合劑材料和溶劑組合成混合溶液，其中，按重量比，陶瓷材料占混合溶液的5% -50%，然后混合溶液通過(guò)含浸法、流延法和噴涂法涂覆在極片上以形成陶瓷隔膜，陶瓷隔膜103的厚度為1-35微米
(ii m) o其中，陶瓷材料可采用鋁、鋯、硅、鈦、鋇的氧化物、氮化物、碳化物、硅化物、硼化物的其中一種或多種材料。粘合劑材料為丁苯橡膠或高分子聚偏二氟乙烯材料。[0026]溶劑采用NMP溶液或水。本實(shí)用新型的電極組件可以采用疊片式結(jié)構(gòu)或卷繞式結(jié)構(gòu)，圖I所示的電極組件采用卷繞式結(jié)構(gòu)。試驗(yàn)對(duì)比現(xiàn)在給出兩種結(jié)構(gòu)的鋰離子電池以進(jìn)行實(shí)例測(cè)試比較，電池容量均為2000mAh，采用卷繞式結(jié)構(gòu)，相同的材料為正極片使用鋁箔，負(fù)極片使用銅箔，正極活性材料層使用鈷酸鋰，負(fù)極活性材料層使用人造石墨。本專利電池負(fù)極片表面涂覆10 y m陶瓷隔膜層，陶瓷材料為氧化鋁Al2O3,粘合劑材料為丁苯橡膠，溶劑為NMP溶液，按重量比，陶瓷材料占混合溶液的10%。對(duì)比電池隔膜使用20 iim雙層聚丙烯、聚乙烯隔膜。表一
試驗(yàn)號(hào) 25°C循環(huán)壽命(各60°C循環(huán)壽命(各安全測(cè)試
y 門 門■)------
,、八針刺擠壓重物 3(:,/1 OV過(guò)過(guò)放外部
______沖擊充___短路
本專利I) 800次剩余容量I) 500次剩余容量電池 86.67% 73. 38% 全部全部全部全部全部全部2) 800次剩余容量2) 500次剩余容量通過(guò)通過(guò)通過(guò)通過(guò)通過(guò)通過(guò)__87. 22%__71. 56%_______
對(duì)比電1)800次剩余容量1)500次剩余容量全部3/5通100%起火全部3/5通
通過(guò)過(guò) 爆炸通過(guò)過(guò)
池 88. 53%70. 39%過(guò)
2) 800次剩余容量2) 500次剩余容量_ 86. 75%_ 72%_______由表一可見(jiàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果本實(shí)用新型的鋰離子電池的容量和內(nèi)阻與常規(guī)電池(使用PE/PP隔膜)無(wú)異，常溫循環(huán)壽命800次剩余容量80%以上，60°C循環(huán)壽命可以達(dá)到500次剩余容量70%以上；安全性能測(cè)試全部能夠通過(guò)，并且在3C/10V過(guò)充、針刺、重物沖擊、外部短路等測(cè)試方面優(yōu)于常規(guī)電池，尤其是3C/10V過(guò)充性能，能夠做到100%全部通過(guò)測(cè)試。本實(shí)用新型不局限于上述實(shí)施例，例如，陶瓷隔膜層可以只涂覆在正極片上或涂覆在正極片和負(fù)極片上；因此，基于上述實(shí)施例的、未做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的簡(jiǎn)單替換，應(yīng)當(dāng)屬于本實(shí)用新型揭露的范圍。
權(quán)利要求1.一種鋰離子電池，包括電極組件、非水電解液及外殼，所述電極組件包括正極片、負(fù)極片，所述電極組件和所述非水電解液密封在所述外殼中，其特征在于，所述負(fù)極片或/和所述正極片上涂覆有以隔開(kāi)所述負(fù)極片和所述正電極片的陶瓷隔膜層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋰離子電池，其特征在于，所述陶瓷隔膜層為陶瓷材料通過(guò)粘合劑在所述負(fù)極片或/和所述正極片上形成的隔膜層。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋰離子電池，其特征在于，所述陶瓷隔膜的厚度為1-35微米。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3任一所述的鋰離子電池，其特征在于，所述正極片和所述負(fù)極片疊置或卷繞。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至3任一所述的鋰離子電池，其特征在于，所述正極片包括正電極集電體和及涂布在所述正電極集電體上的正電極活性材料層。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至3任一所述的鋰離子電池，其特征在于，所述負(fù)極片包括負(fù)電極集電體和及涂布在所述負(fù)電極集電體上的負(fù)電極活性材料層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋰離子電池，其特征在于，所述負(fù)極活性材料層采用人造石墨或天然石墨。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種鋰離子電池，包括電極組件、非水電解液及外殼，所述電極組件包括正極片、負(fù)極片，所述電極組件和所述非水電解液密封在所述外殼中，其特征在于，所述電極組件還包括涂覆在所述負(fù)極片或/和所述正極片上以隔開(kāi)所述負(fù)極片和所述正電極片的陶瓷隔膜。相比于使用PE/PP隔膜的鋰離子電池，本實(shí)用新型鋰離子電池具有高能量密度和高安全性能的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01M10/058GK202474071SQ201120424620
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者徐延銘, 李俊義, 鄒嘯天 申請(qǐng)人:珠海光宇電池有限公司