專利名稱：一種鋰離子二次電池負(fù)極極片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電池極片，更具體地說，本實(shí)用新型涉及一種鋰離子二次電池負(fù)極極片，屬于鋰離子二次電池技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
和其它化學(xué)電源相比，鋰電池以其長(zhǎng)壽命和高功率特性等優(yōu)勢(shì)成功并廣泛應(yīng)用于終端移動(dòng)電子設(shè)備領(lǐng)域。隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，以移動(dòng)電話、筆記本電腦為代表的便攜式設(shè)備不斷向小型化、薄型化方向發(fā)展，因此對(duì)電池的能量密度提出更高的要求。為了提高電池的能量密度，各國(guó)研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)做出了諸多研究和嘗試，如提高電極活性材料比容量；減少電池隔膜材料厚度進(jìn)而增加電池中活性材料的含量等，這些方法都將降低電池的安全性、尤其是在濫用情況下的安全性。目前已商品化的鋰電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)通常包括正極和負(fù)極以及含有鋰鹽的液態(tài)電解質(zhì)和隔離正負(fù)極的離子交換膜組成，其中負(fù)極的結(jié)構(gòu)為集流體以及涂敷在集流體上的負(fù)極材料層所構(gòu)成。眾所周知，目前已商業(yè)化的鋰電池負(fù)極材料都采用石墨類的碳材料。由于石墨的插鋰電位較低(O. 2V、0. 12 V、0.08 V,相對(duì)于Li+/Li)，在充放電過程中，極易形成鋰枝晶，刺穿隔膜，造成正負(fù)極短路，存在很大的安全隱患。國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局于2009. 4. 22公開了一件申請(qǐng)?zhí)?00810170246. 8，名稱為“負(fù)極和電池”的發(fā)明專利，該發(fā)明公開了一種負(fù)極和電池，該電池可獲得優(yōu)異的循環(huán)特性及安全性。該電池包括正極、負(fù)極和電解液。電解液浸潰設(shè)置在正極和負(fù)極之間的隔膜。該負(fù)極在設(shè)置在負(fù)極集電體上的負(fù)極活性物質(zhì)層上具有絕緣涂層。該涂層包括諸如金屬氫氧化物和金屬氧化物的絕緣材料 。涂層為板狀，且被分割為多個(gè)部分。該涂層的絕緣性能避免了內(nèi)部短路的發(fā)生。該涂層的多個(gè) 部分避免了負(fù)極活性物質(zhì)層的脫落和電解液的分解。而且，即使當(dāng)短路發(fā)生時(shí)，也可由涂層的熱吸收特性而避免發(fā)熱。對(duì)于申請(qǐng)?zhí)?00810170246. 8，名稱為“負(fù)極和電池”的發(fā)明專利有如下問題1.涂層的結(jié)構(gòu)為板狀(塊狀)，該結(jié)構(gòu)的涂層在其邊緣處容易堆積鋰離子而形成鋰枝晶，反而不安全；2.涂層的制備方法是電解鍍法，在鍍膜的過程中受到邊緣效應(yīng)的影響，電極邊緣厚，中間薄，會(huì)造成電池的一致性差以及自放電高的缺陷。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的以上問題，提供一種鋰離子二次電池負(fù)極極片，使得鋰電池在充放電過程中形成的鋰枝晶不會(huì)刺穿隔膜，避免造成正負(fù)極短路。為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種鋰離子二次電池負(fù)極極片，包括集流體以及涂覆在集流體一面或者兩面的負(fù)極材料層，其特征在于在所述的負(fù)極材料層上涂覆有無機(jī)材料層。本實(shí)用新型所述的無機(jī)材料層為化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的無機(jī)氧化物層，比如三氧化二鋁層、二氧化娃層、氧化鎂層、氮化娃層、碳化娃層、氧化錯(cuò)層中的一種或多種。本實(shí)用新型所述的無機(jī)材料層的厚度為5 45微米。本實(shí)用新型所述的無機(jī)材料層的粒徑常規(guī)為20 500nm,優(yōu)選的為50 150nm。本實(shí)用新型所述的負(fù)極材料層選用本領(lǐng)域常規(guī)的材料，可以為人造石墨、天然石墨、無定型碳、硬炭中的一種或多種。本實(shí)用新型帶來的有益技術(shù)效果是1、本實(shí)用新型在負(fù)極材料層上涂覆的無機(jī)材料層可有效抑制鋰枝晶的生長(zhǎng)，大大減少了電池內(nèi)部短路的幾率；2、本實(shí)用新型在負(fù)極材料層上涂覆的無機(jī)材料層可以避免電池內(nèi)部溫度過高的情況下由于隔膜收縮而導(dǎo)致正負(fù)極直接接觸，進(jìn)一步減少電池?zé)崾Э氐娘L(fēng)險(xiǎn)；3、本實(shí)用新型在負(fù)極材料層上涂覆的無機(jī)涂層具有較高的比表面積和孔隙率，可以增加電池的保液性能，進(jìn)而提高電池的循環(huán)性能和使用壽命；4、本實(shí)用新型中，選用的無機(jī)材料層的厚度使得既能有效抑制鋰枝晶的生長(zhǎng)，同時(shí)也不會(huì)影響電解液的滲透；選用的無機(jī)材料層的粒徑既可以得到比較大的比表面積，同時(shí)也不會(huì)影響材料的其它性能。


圖1是傳統(tǒng)的鋰離子二次電池負(fù)極極片結(jié)構(gòu)圖圖2是本實(shí)用新型鋰離子二次電池負(fù)極極片結(jié)構(gòu)圖。附圖標(biāo)記1為集流體、2為負(fù)極材料層,3為無機(jī)材料層。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1一種鋰離子二次電池負(fù)極極片，包括集流體I以及涂覆在集流體I 一面或者兩面的負(fù)極材料層2，其特征在于在所述的負(fù)極材料層2上涂覆有無機(jī)材料層3。在上述基本技術(shù)方案的基礎(chǔ)上所述的無機(jī)材料層3為無機(jī)氧化物層。實(shí)施例2一種鋰離子二次電池負(fù)極極片，包括集流體I以及涂覆在集流體I 一面或者兩面的負(fù)極材料層2，其特征在于在所述的負(fù)極材料層2上涂覆有無機(jī)材料層3。在上述基本技術(shù)方案的基礎(chǔ)上所述的無機(jī)材料層3為無機(jī)氧化物層。在上述兩種方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的所述的無機(jī)材料層3的厚度為5微米。所述的無機(jī)材料層3的粒徑為50nm。實(shí)施例3一種鋰離子二次電池負(fù)極極片，包括集流體I以及涂覆在集流體I 一面或者兩面的負(fù)極材料層2，其特征在于在所述的負(fù)極材料層2上涂覆有無機(jī)材料層3。在上述基本技術(shù)方案的基礎(chǔ)上[0037]所述的無機(jī)材料層3為無機(jī)氧化物層。在上述兩種方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的所述的無機(jī)材料層3的厚度為45微米。所述的無機(jī)材料層3的粒徑為150nm。實(shí)施例4一種鋰離子二次電池負(fù)極極片，包括集流體I以及涂覆在集流體I 一面或者兩面的負(fù)極材料層2，其特征在于在所述的負(fù)極材料層2上涂覆有無機(jī)材料層3。在上述基本技術(shù)方案的基礎(chǔ)上所述的無機(jī)材料層3為無機(jī)氧化物層。在上述兩種方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的所述的無機(jī)材料層3的厚度為31微米。所述的無機(jī)材料層3的粒徑為126nm。實(shí)施例5制備方法(常規(guī)技術(shù)手段)先將負(fù)極材料均勻的涂敷到集流體I上面，需注意涂膜后要確保在充放循環(huán)中不掉粉粒、不溶脹脫粉、 成膜結(jié)構(gòu)不會(huì)被破壞、烘干時(shí)加熱要均勻、要準(zhǔn)確地控制烘片的溫度、時(shí)間和烘干程度，烘干后，將已烘干的極片放入恒溫干燥箱中，使極片自然冷卻。進(jìn)一步在已經(jīng)涂敷有負(fù)極材料層2的集流體I表面均勻的涂敷一層無機(jī)材料層3，須嚴(yán)格控制無機(jī)材料層3的厚度，該厚度范圍為5 45微米，烘干、冷卻后備用。再進(jìn)一步，該無機(jī)材料層3可以為三氧化二鋁、二氧化硅、氧化鎂、氮化硅、碳化硅、氧化鋯中的一種或多種。再進(jìn)一步，所述的負(fù)極材料層2可以為人造石墨、天然石墨、無定型碳、硬炭中的一種或多種?，F(xiàn)舉出一種具體實(shí)施列如下將天然石墨均勻涂敷到負(fù)極集流體銅箔上面，銅箔厚度為12微米，涂膜溫度為25°C ±2°C,45%的相對(duì)溫度、防塵，烘干后放入恒溫干燥箱中，使片中的PVDF達(dá)到熔融狀態(tài)后自然冷卻，完全冷卻后在負(fù)極表面均勻的涂敷一層無機(jī)材料層，該厚度范圍為5-45微米，烘干、冷卻后備用。通過上述的文字表述并結(jié)合附圖可以看出，采用本實(shí)用新型后，可以根據(jù)設(shè)計(jì)的需要，制作各種大容量型鋰電池電芯，并且生產(chǎn)效率高，適宜于規(guī)?；a(chǎn)。
權(quán)利要求1.一種鋰離子二次電池負(fù)極極片，包括集流體(I)以及涂覆在集流體(I) 一面或者兩面的負(fù)極材料層(2)，其特征在于在所述的負(fù)極材料層(2)上涂覆有無機(jī)材料層(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子二次電池負(fù)極極片，其特征在于所述的無機(jī)材料層(3)為無機(jī)氧化物層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種鋰離子二次電池負(fù)極極片，其特征在于所述的無機(jī)材料層(3)的厚度為5 45微米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種鋰離子二次電池負(fù)極極片，其特征在于所述的無機(jī)材料層(3)的粒徑為50 150nm。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種鋰離子二次電池負(fù)極極片，屬于鋰離子二次電池技術(shù)領(lǐng)域。本實(shí)用新型包括集流體(1)以及涂覆在集流體(1)一面或者兩面的負(fù)極材料層(2)，其特征在于在所述的負(fù)極材料層(2)上涂覆有無機(jī)材料層(3)。本實(shí)用新型在負(fù)極材料層上涂覆的無機(jī)材料層可有效抑制鋰枝晶的生長(zhǎng)，大大減少了電池內(nèi)部短路的幾率。
文檔編號(hào)H01M4/13GK202905856SQ20122053119
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月17日
發(fā)明者阮曉莉, 謝皎, 鄭威, 王瑨, 廖小東 申請(qǐng)人:中國(guó)東方電氣集團(tuán)有限公司