專利名稱：鋰離子二次電池及其負極極片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種二次電池，尤其涉及一種鋰離子二次電池及其負極極片。
背景技術(shù)：
隨著科技的發(fā)展，具有能量高、可靠性高以及加工性能好等優(yōu)點的鋰離子二次電池逐漸受到青睞，作為綠色環(huán)保型電池被廣泛應(yīng)用于各類便攜式電子設(shè)備中。鋰離子二次電池在充電時，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)和隔膜嵌入負極，負極處于富鋰態(tài)，正極處于貧鋰態(tài)，電子的補償電荷從外電路供給到負極上，保證負極的電荷平衡；鋰離子二次電池在放電時，過程則恰好相反。以鈷酸鋰(LiCoO2)為電池正極活性物質(zhì)、石墨為電池負極活性物質(zhì)為例說明鋰離子二次電池的充放電過程。電池反應(yīng)的方程式為LiCoO2十GC^LiuxCoOfLixC6在上述反應(yīng)式中，當(dāng)LixC6中的X為I時，LixC6為LiC6, LiC6具有很高的活性，鋰離子二次電池的安全性能 一般隨著LiC6在負極中的含量增加而迅速降低?，F(xiàn)有的鋰離子二次電池達到滿充時，LiC6在負極中的含量很高，大約有90%的石墨(摩爾百分比)已經(jīng)轉(zhuǎn)化成了 LiC6。當(dāng)電池發(fā)生短路或受到高溫以及其它不正當(dāng)使用時，電池將產(chǎn)生大量的熱量，易起火甚至爆炸，給電池的使用造成嚴重的安全隱患?，F(xiàn)有技術(shù)的鋰離子二次電池一般包括相互卷繞或疊加的正極極片、負極極片、間隔于相鄰的正負極極片之間的隔膜，以及電解液。其中，正極極片包括一般采用鋁箔制作的正極集流體和附著在正極集流體上、含有正極活性物質(zhì)的正極活性材料層，負極極片包括一般采用銅箔制作的負極集流體和附著在負極集流體上、含有負極活性物質(zhì)的負極活性材料層，隔膜則為采用塑化、萃取等工藝制成的微孔薄膜，可以將正負極極片絕緣，同時有利于隔膜保持含有鋰鹽的有機溶劑電解液。目前鋰離子二次電池中的電解液為易燃的有機電解液，因此對鋰離子二次電池的安全性要求很高。但是，現(xiàn)有技術(shù)的鋰離子二次電池在正常的使用中，鋰離子二次電池難以避免與尖銳物體(如鑷子、剪刀、及硬物棱角)發(fā)生碰撞，在極端的情況下，銳物有時會刺穿鋰離子二次電池的外殼，并穿透在正負極極片之間起絕緣作用的隔膜，導(dǎo)致鋁箔與負極活性材料層相接觸而發(fā)生短路，從而引發(fā)易燃的有機電解液著火，甚至導(dǎo)致電池發(fā)生爆炸；此外，在鋰離子二次電池發(fā)生擠壓的不正當(dāng)使用時，可能會使得正極極片和負極極片變形穿透隔膜而接觸，導(dǎo)致正極極片和負極極片相接觸而發(fā)生短路，從而引發(fā)易燃的有機電解液著火，甚至導(dǎo)致電池發(fā)生爆炸；此外，在正常的充電過程中，充電器或者充電電路有一定的機率發(fā)生故障，從而導(dǎo)致電池被過充，正極材料與有機電解液發(fā)生氧化反應(yīng)，大量放熱導(dǎo)致電池著火，影響了鋰離子二次電池的安全性能。因此有必要提供一種具有良好安全性能的鋰離子二次電池。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于背景技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種鋰離子二次電池及其負極極片，其能在鋰離子二次電池發(fā)生針刺(包括毛刺刺穿)、擠壓等不正當(dāng)使用時，能夠很好地將正極極片與負極極片隔離，從而有效避免鋰離子二次電池內(nèi)部短路引起起火甚至爆炸，從而提高電池的安全性能。本發(fā)明的另一目的在于一種鋰離子二次電池及其負極極片，其能在鋰離子二次電池發(fā)生過充時，不僅能夠很好地將正極極片與負極極片隔離，而且能夠有效隔斷鋰離子二次電池中的鋰離子運輸通道，從而有效避免鋰離子二次電池起火甚至爆炸，從而提高電池的安全性能。為了實現(xiàn)上述目的，在本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提供了一種鋰離子二次電池負極極片，其包括:負極集流體；負極活性材料層，形成在負極集流體上；以及產(chǎn)氣涂層，形成在負極活性材料層之上。在本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提供了一種鋰離子二次電池，其包括:正極極片；負極極片；隔膜，設(shè)置在相鄰正極極片和負極極片之間；以及電解液；其中，所述負極極片為本發(fā)明第一發(fā)明所述的鋰離子二次電池負極極片。本發(fā)明的有益效果如下:本發(fā)明的鋰離子二次電池的負極極片的負極材料活性層上設(shè)置有產(chǎn)氣涂層，當(dāng)鋰離子二次電池發(fā)生針刺(包括毛刺刺穿)、擠壓等不正當(dāng)使用時，產(chǎn)氣涂層產(chǎn)生的氣體能夠很好地將正極極片與負極極片隔離，從而有效避免鋰離子二次電池內(nèi)部短路引起起火甚至爆炸；當(dāng)鋰離子二次電池發(fā)生過充時，產(chǎn)氣涂層產(chǎn)生的氣體不僅能夠很好地將正極極片與負極極片隔離，而且隔斷鋰離子二次電池中的鋰離子運輸通道，從而有效避免鋰離子二次電池起火甚至爆炸。


圖1為根據(jù)本發(fā)明鋰離子二次電池的剖視圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明鋰離子二次電池的電芯經(jīng)穿釘后發(fā)生短路的剖視圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明鋰離子二次電池的電芯發(fā)生過充后的剖視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施例1與對比例I在針刺測試中的溫度數(shù)據(jù)對比；圖5是根據(jù)本發(fā)明的實施例1與對比例I在針刺測試中的電壓數(shù)據(jù)對比；圖6是根據(jù)本發(fā)明的實施例1與對比例2在針刺測試中的溫度數(shù)據(jù)對比；圖7是根據(jù)本發(fā)明的實施例1與對比例2在針刺測試中的電壓數(shù)據(jù)對比；圖8是根據(jù)本發(fā)明的實施例1與對比例I在過充測試中的溫度數(shù)據(jù)對比；圖9是根據(jù)本發(fā)明的實施例2與對比例I在循環(huán)測試中的容量保持率數(shù)據(jù)對比。其中，附圖標記說明如下:I綠膠2正極極片3隔膜4產(chǎn)氣涂層5負極極片的負極集流體和負極活性材料層的組合體 6正極極耳7負極極耳8穿刺的釘子9短路點10產(chǎn)氣涂層產(chǎn)生的氣體具體實施方式
下面詳細說明根據(jù)本發(fā)明鋰離子二次電池及其負極極片以及實施例。首先說明根據(jù)本發(fā)明第一方面的鋰離子二次電池負極極片。根據(jù)本發(fā)明的鋰離子二次電池負極極片包括:負極集流體；負極活性材料層，形成在負極集流體上；以及產(chǎn)氣涂層，形成在負極活性材料層之上。將產(chǎn)氣涂層形成在負極極片的負極活性材料層之上，在鋰離子二次電池發(fā)生針刺(包括毛刺刺穿)、擠壓等不正當(dāng)使用時，產(chǎn)氣涂層產(chǎn)生的氣體能夠很好地將正極極片與負極極片隔離，從而有效避免鋰離子二次電池內(nèi)部短路引起起火甚至爆炸；在鋰離子二次電池發(fā)生過充時，產(chǎn)氣涂層產(chǎn)生的氣體不僅能夠很好地將正極極片與負極極片隔離，而且隔斷鋰離子二次電池中的鋰離子運輸通道，從而有效避免鋰離子二次電池起火甚至爆炸。當(dāng)產(chǎn)氣涂層材料加入負極極片的負極活性材料層內(nèi)部(換句話說，產(chǎn)氣涂層材料在負極活性材料層材料成漿時一起混合，之后一起形成在負極集流體上)時，由于負極活性材料層的粘接劑與負極活性材料的束縛，產(chǎn)氣涂層材料所產(chǎn)生的氣體將無法迅速從負極極片的負極活性材料層內(nèi)部排出，且在排出的過程中會破壞負極材料的負極活性材料層結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致負極極片表面的負極活性材料層從內(nèi)到外的呈現(xiàn)爆炸性破裂，形成粉末狀的石墨碎片，并可能在氣體的作用下移動并落入正負極極片之間，使得形成新的短路點的可能性加大，因此無法有效地將正負極極片隔離。當(dāng)將產(chǎn)氣涂層形成在正極極片的正極活性材料層表面之上時，產(chǎn)氣涂層在發(fā)生穿刺時將會隨正極活性材料一起破裂，并成花瓣狀地離開短路點，而此時由于位于被刺穿破碎的極片的內(nèi)側(cè)(即原先被產(chǎn)氣涂層和正極活性材料層覆蓋)的鋁集流體毛刺在失去涂層(產(chǎn)氣涂層和正極活性材料層)的保護后將直接接觸到負極極片表面，因此減弱對正極極片的毛刺阻擋效果。而將產(chǎn)氣涂層涂在負極極片的負極活性材料層上，在正極極片被刺穿破碎的時候，鋁集流體毛刺將被負極極片表面的產(chǎn)氣涂層所阻擋，避免了鋁集流體與負極極片表面接觸的這種最危險的短路方式的發(fā)生。其次，將產(chǎn)氣涂層涂在負極極片的負極活性材料層上的另外一個好處是，即使發(fā)生鋁集流體與負極極片表面接觸這種短路時，由于熱量主要集中在負極極片上，因此涂在負極極片的負極活性材料層上的產(chǎn)氣涂層能夠比涂在正極極片上時更快地發(fā)揮作用。在根據(jù)本發(fā)明所述的鋰離子二次電池負極極片中，所述負極活性材料層含有負極活性物質(zhì)，負極活性物質(zhì)可選自天然石墨、人造石墨、復(fù)合石墨中的一種或幾種。在根據(jù)本發(fā)明所述的鋰離子二次電池負極極片中，優(yōu)選地，所述產(chǎn)氣涂層為偶氮類化合物、亞硝基類化合物或磺酰肼類化合物。更優(yōu)選地，偶氮類化合物為偶氮二甲酰胺；亞硝基類化合物為N，N-二亞硝基五亞甲基四胺；磺酰肼類化合物為4，4-氧代雙苯磺酰肼、對甲苯磺酰肼。偶氮二甲酰胺在200°C分解產(chǎn)生氮氣、一氧化碳及二氧化碳；N，N-二亞硝基五亞甲基四胺在200°C分解產(chǎn)生一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物；4，4-氧代雙苯磺酰肼在150°C分解，產(chǎn)生氮氣和水蒸汽；對甲苯磺酰肼在108 110°C分解產(chǎn)生氮氣。在根據(jù)本發(fā)明所述的鋰離子二次電池負極極片中，優(yōu)選地，所述產(chǎn)氣涂層中的材料的分解溫度為90°C 250°C。在極片的生產(chǎn)過程中，漿料在涂在極片上以后，需要及時烘干，90°C為最適宜的烘干溫度，低于此溫度時生產(chǎn)效率大為降低。其次，在鋰離子二次電池的使用過程中，尤其是夏天暴曬的汽車內(nèi)部，溫度可達80-90°C，因此產(chǎn)氣涂層中的材料的最低分解溫度需要滿足以上生產(chǎn)和實際使用環(huán)境兩點要求，即分解溫度不能低于90°C。而要求化合物分解溫度小于250°C，是因為在大于250°C時，鋰離子二次電池已經(jīng)開始失控，假如產(chǎn)氣涂層尚未分解，將不能起到對鋰離子二次電池的安全性能改善作用。在根據(jù)本發(fā)明所述的鋰離子二次電池負極極片中，所述產(chǎn)氣涂層可以通過噴涂或印刷形成在所述負極活性材料層之上。在根據(jù)本發(fā)明所述的鋰離子二次電池負極極片中，優(yōu)選地，所述產(chǎn)氣涂層的厚度為Ιμπ 20μπ 。更優(yōu)選地，所述產(chǎn)氣涂層的厚度為3 μ m。其次說明根據(jù)本發(fā)明第二方面的鋰離子二次電池。根據(jù)本發(fā)明第二方面的鋰離子二次電池，包括:正極極片、負極極片、間隔于相鄰正極極片和負極極片之間的隔膜、以及電解液，所述負極極片為根據(jù)本發(fā)明第一方面的所述的鋰離子二次電池負極極片。在根據(jù)本 發(fā)明所述的鋰離子二次電池中，所述正極極片包括正極集流體和含有正極活性物質(zhì)的形成在正極集流體上的正極活性材料層，正極活性物質(zhì)選自鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鋰鎳鈷錳中的一種或幾種。在根據(jù)本發(fā)明所述的鋰離子二次電池中，所述隔膜可為聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯
三層隔膜。圖1至圖3給出了本發(fā)明所述的鋰離子二次電池在具體應(yīng)用時的結(jié)構(gòu)以及穿釘和過充時的示意說明。為了簡化起見，在圖1至圖3中，正極極片標識為附圖標記2 (其實質(zhì)包括正極集流體和正極活性材料層)；負極極片的負極集流體和負極活性材料層一起表示為附圖標記5，負極極片的產(chǎn)氣涂層單獨標識為附圖標記4。隔膜由附圖標記3表示；鋰離子二次電池通過正極極片和負極極片形成的電流通過正極極耳6與負極極耳7輸出，正極極片的卷繞收尾處通過綠膠I固定。圖2用于說明鋰離子二次電池被穿釘后的內(nèi)部變化示意圖。如圖2所示，當(dāng)釘子8刺入電池內(nèi)部時，在正極極片2和負極極片的負極集流體和負極活性材料層的組合體5之間產(chǎn)生了一個新的短路點9。需要特別指出的是，此處的短路點是由于毛刺(例如正極極片的鋁箔的毛刺)及釘子(例如來自外部)刺透隔膜或者由于穿刺(即鋰離子二次電池安全性能測試中的針刺穿透性能試驗)使隔膜破裂導(dǎo)致正負極極片接觸而產(chǎn)生的，由于短路電流的作用，此處的溫度急劇上升，并導(dǎo)致此處的隔膜收縮和融解而喪失對正負極極片的隔離作用，進而使正極極片與負極極片進一步直接接觸加大，在通常的情況下，這將導(dǎo)致電池失控；而在本發(fā)明中因存在產(chǎn)氣涂層，當(dāng)溫度達到產(chǎn)氣涂層材料的分解條件時，會有大量的氣體10產(chǎn)生，產(chǎn)生的壓力足以將短路點處的正負極極片隔離，從而消除了短路點，阻止熱失控的進一步發(fā)展。因此，本發(fā)明可以有效避免鋰離子二次電池在發(fā)生針刺(包括毛刺刺穿)、擠壓等不正當(dāng)使用時因內(nèi)部短路弓I起起火甚至爆炸。圖3用于說明鋰離子二次電池出現(xiàn)過度充電時的內(nèi)部變化示意圖。如圖3所示，在達到產(chǎn)氣涂層4中的材料的分解溫度后，負極極片的負極活性材料層表面之上的產(chǎn)氣涂層4中的材料將逐漸分解而產(chǎn)生大量的氣體10，氣體10在電解液中形成氣泡，氣泡的產(chǎn)生使得氣泡下方的負極活性材料層無法直接接觸到隔膜3，負極活性材料層中的鋰離子無法透過隔膜3進入正極活性材料層中，正極活性物質(zhì)材料層中的鋰離子也無法透過隔膜進入氣泡下方的負極活性材料，這樣大量的氣體形成了隔絕鋰離子運輸通道，抑制了電化學(xué)反應(yīng)的進行，改善了鋰離子二次電池的安全性能。此外，在氣體產(chǎn)生量足夠的情況下，產(chǎn)生氣體將會使隔離整個正極極片2與整個負極極片的負極集流體和負極活性材料層的組合體5，進而隔絕整個鋰離子二次電池中的鋰離子運輸通道，起到保護閥的作用，從而改善了鋰離子二次電池的安全性能。接著說明根據(jù)本發(fā)明所述的鋰離子二次電池及其負極極片的實施例與對比例。實施例1制備鋰離子二次電池的正極極片:以鈷酸鋰(LiCoO2)作為正極活性材料層中的活性物質(zhì)，其占正極活性材料層總重量的95%;以聚偏二氟乙烯(PVDF)作為粘結(jié)劑，其占正極活性材料層總重量的2.5%;以導(dǎo)電碳(Super-p)作為導(dǎo)電劑，其占正極活性材料層總重量的2.5% ;將上述材料溶于N，N- 二甲基吡咯烷酮(NMP)中混勻制成正極漿料，將正極漿料均勻涂在厚度為14 μ m的鋁箔(即正極集流體)上，烘干后壓實，得到在正極集流體上形成正極活性材料層的正極極片。制備鋰離子二次電池的負極極片:以人造石墨作為負極活性材料層中的負極活性物質(zhì)，其占負極活性材料層總重量的92% ;以羧甲基纖維素鈉為增稠劑，其占負極活性材料層總重量的2.5% ;以丁苯橡膠為粘結(jié)劑，其占負極活性材料層總重量的3.0% ;以導(dǎo)電碳(Super-p)為導(dǎo)電劑，其占負極活性材料層總重量的2.5% ;將上述材料溶于純凈水中混勻制成負極漿料，將負極漿料均勻涂布在厚度為8 μ m的銅箔(負極集流體)上，烘干后壓實，使得在負極集流體上形成負極活性材料層；將固含量為10%的偶氮二甲酰胺純凈水懸浮液采用印刷方法涂布在所述負極活性材料層的表面之上，并在70°C的烘箱中烘干，得到形成在負極活性材料層上的厚度為3 μ m的產(chǎn)氣涂層，從而形成負極極片。制備隔膜:隔膜采用厚度為20 μ m的聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯(PP/PE/PP)三層隔膜。制備鋰離子二次電池:將上述正極極片、隔膜和經(jīng)過處理的負極極片依次疊加后，通過卷繞工藝制得電池電芯；將電池電芯裝入電池包裝殼中，注入以lmol/L LiPF6S鋰鹽，以質(zhì)量比為碳酸乙烯酯(EC):碳酸甲乙酯(EMC):碳酸二甲酯(DMC)=1:1:1的EC、EMC和DMC的混合物為溶劑的電解液中，經(jīng)化成等工序后制得鋰離子二次電池。實施例2制備鋰離子二次電池的正極極片:同實施例1。制備鋰離子二次電池的負極極片:產(chǎn)氣涂層厚度為25μπι，其余同實施例1。制備隔膜:同實施例1。制備鋰離子二次電池:同實施例1。對比例I制備鋰離子二次電池的正極極片:同實施例1。制備鋰離子二次電池的負極極片:不設(shè)置產(chǎn)氣涂層，其余同實施例1 (即:使得在負極集流體上形成負極活性材料層后即完成負極極片的制備)。制備隔膜:同實施例1。制備鋰離子二次電池:同實施例1。對比例2制備鋰離子二次電池的正極極片:同實施例1。制備鋰離子二次電池的負極極片:以人造石墨為負極活性物質(zhì)，其占負極活性材料層總重量的89% ;以羧甲基纖維素納為增稠劑，其占負極活性材料層總重量的2.5% ;以丁苯橡膠為粘結(jié)劑，其占負極活性材料層總重量的3.0%;以導(dǎo)電碳(Super-p)為導(dǎo)電劑，其占負極活性材料層總重量的2.5% ;以偶氮二甲酰胺作為產(chǎn)氣劑，其占負極活性材料層總重量的3% ;將上述粉料依次加入到純凈水中混勻制成負極漿料，攪拌3h，把負極漿料均勻涂布在厚度為8μπι的銅箔(即負極集流體)上，烘干后壓實得到負極極片。制備隔膜:同實施例1。制備鋰離子二次電池:同實施例1。接下來分別對由實施例和對比例制得的鋰離子二次電池進行如下性能測試。(I)針刺測試針對由實施例1、對比例1、對比例2制得的鋰離子二次電池進行針刺測試。測試過程如下:將鋰離子二次電池分別以0.5C (即0.5倍容量倍率的電流)充電至4.2V，靜置lh，采用直徑為2.5_的鐵釘電芯中心進行針刺實驗，并且在針刺過程中檢測電芯的電壓和表面溫度。(2) 1C/IOV 過充測試針對由實施例1、對比例I制得的鋰離子二次電池進行1C/10V過充測試。測試過程如下:在室溫23度的條件下，將鋰離子二次電池分別以IC (即I倍容量倍率的電流)放電至3.0V，再以IC的電流將電芯充電至10V，保持IOV的電壓2h。(3)0.7C/0.5C 的 45°C循環(huán)測試針對由實施例2和對比例I制得的鋰離子二次電池進行0.7C/0.5C的45°C循環(huán)測試。測試過程如下:將由實施例2和對比例I制得的鋰離子二次電池置于專用的循環(huán)測試機器上，以0.5C (即0.5倍容量倍率的電流)放電至3.0V，再以0.7C的電流將電芯充電至4.2V，且恒壓直到0.05C，靜置IOmin后保持45°C以0.5C放電至3.0V0最后給出測試結(jié)果及分析( I)針刺測試結(jié)果及分析對于本發(fā)明鋰離子二次電池負極極片的負極活性材料層上設(shè)置有產(chǎn)氣涂層(實施例I)和現(xiàn)有技術(shù)的鋰離子二次電池負極極片的負極活性材料層上未設(shè)置有產(chǎn)氣涂層(對比例I)分別進行針刺測試，測試結(jié)果如圖4和圖5所示。測試結(jié)果表明，實施例1的鋰離子二次電池在測試過程中不起火、不爆炸、不泄露、不冒煙。如圖4所示，在針刺實驗中，實施例1電池的表面最高溫度約為160°C;而對比例I的鋰離子二次電池在針刺實驗中，電池的表面最高溫度為300°C。如圖5所示，在測試過程中，實施例1的鋰離子二次電池的電壓在經(jīng)過一段時間后能夠恢復(fù)，且溫度明顯降低，這是在電池發(fā)生短路的過程中，負極極片的負極活性材料層上的產(chǎn)氣涂層達到了其分解溫度，產(chǎn)生大量的氣體，氣體有效地隔離短路點，隔絕了鋰離子運輸通道，從而消除了短路點，鋰離子二次電池的電壓在短路點消失后反彈到開路電壓，需要指出的是，此過程在短路幾秒鐘之內(nèi)就能夠有效動作，從而在短時間阻斷的短路電流，阻止了電池溫度的上升。而對比例由于無保護，產(chǎn)生了明顯的短路，電壓直接下降，接近于零，并由于巨大的短路電流而導(dǎo)致溫度上升，在極端的條件下發(fā)生熱失控。對于本發(fā)明鋰離子二次電池負極極片的負極活性材料層上設(shè)置有產(chǎn)氣涂層(實施例I)和現(xiàn)有技術(shù)的鋰離子二次電池負極極片的內(nèi)部設(shè)置有產(chǎn)氣涂層(對比例2)分別進行針刺測試的測試結(jié)果如圖6和圖7所示。測試結(jié)果表明，實施例1的鋰離子二次電池在測試過程中不起火、不爆炸、不泄露、不冒煙，在針刺實驗中電芯的表面最高溫度為120°C ;而對比例2的鋰離子二次電池的電芯,表面最高溫度為350°C，并由于產(chǎn)氣被內(nèi)部材料所約束，無法迅速將短路點分離，電池在短路15秒后發(fā)生起火爆炸。(2) 1C/10V過充測試結(jié)果及分析對于本發(fā)明鋰離子二次電池負極極片的負極活性材料層上設(shè)置有產(chǎn)氣涂層(實施例I)和現(xiàn)有技術(shù)的鋰離子二次電池負極極片的負極活性材料層上未設(shè)置有產(chǎn)氣涂層(對比例I)分別進行1C/10V過充測試的測試結(jié)果如圖8所示。測試結(jié)果表明，本發(fā)明鋰離子二次電池負極極片的負極活性材料層上設(shè)置有涂產(chǎn)氣層的電芯在測試過程中由于鋰離子運輸通道被迅速阻隔，控制了過充行為的進一步發(fā)展，因此鋰離子二次電池的電芯不起火、不爆炸，在過充實驗中電芯的表面最高溫度為IOO0C ;而對比例I的鋰離子二次電池的電芯在過充實驗中，電芯的表面最高溫度為420°c，短時間內(nèi)就已經(jīng)發(fā)生起火現(xiàn)象。(3)0.7C/0.5C45度循環(huán)測試結(jié)果及分析對于本發(fā)明鋰離子二次電池負極極片的負極活性材料層上設(shè)置有25 μ m產(chǎn)氣涂層(實施例2)和現(xiàn)有技術(shù)的鋰離子二次電池負極極片的負極活性材料層上未設(shè)置有產(chǎn)氣涂層(對比例I)分別進行0.7C/0.5C45度循環(huán)測試測試結(jié)果如圖9所示。測試結(jié)果表明，當(dāng)鋰離子二次電池具有厚度大于20 μ m的產(chǎn)氣涂層，鋰離子二次電池的容量保持率下降，因此產(chǎn)氣涂層的厚度不能大于20 μ m。
權(quán)利要求
1.一種鋰離子二次電池負極極片，包括: 負極集流體；以及 負極活性材料層，形成在負極集流體上； 其特征在于，所述鋰離子二次電池負極極片還包括: 產(chǎn)氣涂層，形成在負極活性材料層之上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子二次電池負極極片，其特征在于，所述負極活性材料層含有負極活性物質(zhì)，負極活性物質(zhì)選自天然石墨、人造石墨、復(fù)合石墨中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子二次電池負極極片，其特征在于，所述產(chǎn)氣涂層為偶氮類化合物、亞硝基類化合物或磺酰肼類化合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰離子二次電池負極極片，其特征在于， 偶氮類化合物為偶氮二甲酰胺； 亞硝基類化合物為N，N- 二亞硝基五亞甲基四胺； 磺酰肼類化合物為4，4-氧代雙苯磺酰肼、對甲苯磺酰肼。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子二次電池負極極片，其特征在于，所述產(chǎn)氣涂層中的材料的分解溫度為90°C 250°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子二次電池負極極片，其特征在于，所述產(chǎn)氣涂層是通過噴涂或印刷形成在所述負極活性材料層之上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子二次電池負極極片，其特征在于，所述產(chǎn)氣涂層的厚度為I μ m 20 μ m。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋰離子二次電池負極極片，其特征在于，所述產(chǎn)氣涂層的厚度為3 μ m。
9.一種鋰離子二次電池，包括: 正極極片； 負極極片； 隔膜，設(shè)置在相鄰正極極片和負極極片之間；以及 電解液； 其特征在于，所述負極極片為權(quán)利要求1-8中任一項所述的鋰離子二次電池負極極片。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鋰離子二次電池，其特征在于，所述隔膜為聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三層隔膜。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種鋰離子二次電池及其負極極片。所述鋰離子二次電池負極極片包括負極集流體；負極活性材料層，形成在負極集流體上；以及產(chǎn)氣涂層，形成在負極活性材料層之上。所述鋰離子二次電池包括正極極片；前述負極極片；隔膜，設(shè)置在相鄰正極極片和負極極片之間；以及電解液。當(dāng)鋰離子二次電池發(fā)生針刺(包括毛刺刺穿)、擠壓等不正當(dāng)使用時，產(chǎn)氣涂層產(chǎn)生的氣體能夠很好地將正極極片與負極極片隔離，從而有效避免鋰離子二次電池內(nèi)部短路引起起火甚至爆炸；當(dāng)鋰離子二次電池發(fā)生過充時，產(chǎn)氣涂層產(chǎn)生的氣體不僅能夠很好地將正極極片與負極極片隔離，而且能夠隔斷鋰離子電池中的鋰離子運輸通道，從而有效避免鋰離子二次電池起火甚至爆炸。
文檔編號H01M4/62GK103199259SQ20131008437
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月15日
發(fā)明者謝遠森, 汪穎, 何立兵, 楊帆, 陳杰 申請人:寧德新能源科技有限公司