專利名稱:一種正極和包括該正極的鋰二次電池及它們的制備方法
技術領域：
本發(fā)明是關于一種電池正極和包括該正極的電池以及它們的制備方法，尤其是關于一種電池正極和包括該正極的鋰二次電池以及它們的制備方法。
背景技術：
鋰二次電池與傳統(tǒng)的鎳氫、鎳鎘二次電池相比具有很多優(yōu)點，比如能量密度大，重量輕，可應用于筆記本電腦等便攜式電子產品中；工作電壓高、自放電低、無記憶效應，可多次充放；工作溫度寬，可在許多極端環(huán)境下使用；安全性能好，工作時無氣體產生；無環(huán)境公害，有利于環(huán)境保護等。
鋰二次電池包括正極、負極、隔膜和電解液。所述電極包括電極集流體和涂覆在該集流體上的電極材料。所述正極材料包括正極活性物質、導電劑和粘合劑。現(xiàn)有的鋰二次電池使用碳系材料如人造石墨、天然石墨等作為負極活性物質，使用鋰鎳鈷氧化物(LiNiCoO2)、鋰鈷氧化物(LiCoO2)、鋰錳氧化物(LiMnO2)等鋰的復合氧化物作為正極活性物質，使用金屬鋰鹽的碳酸酯溶液作為電解液。目前鋰二次電池的安全使用溫度范圍為0-45℃，不影響電池性能的儲存溫度范圍為-20℃至25℃。
鋰二次電池正極與負極的容量比不易控制，如果該比例大于1，存在安全隱患，負極碳因為沒有足夠空間容納鋰，因而極容易出現(xiàn)鋰枝晶，而鋰枝晶是電池內部短路的主要原因之一。在濫用條件(過充、短路等)下，鋰二次電池會因為內部迅速生熱，熱量急劇積累，散熱性能差，而出現(xiàn)一系列高溫下的安全問題如漏液、爆炸等。此外，隨著鋰二次電池應用范圍的不斷擴展，需要鋰二次電池能在高溫環(huán)境中正常存儲和工作。
CN 1457520A公開了一種電池，該電池內部的一組電極的陽極一端、陽極/陰極一端、或者一陽極/陰極/分離器上被一種特殊大小的洞打穿，可以增加電池電解液的浸潤速度并使浸潤程度均勻。該電池雖然解決了電解液的浸潤的問題，但是不能避免正極與負極的容量比失調帶來的安全隱患，也不能滿足電池高溫存儲和工作的要求，因此電池正極的過充安全性不高而且散熱性能差。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術中鋰二次電池正極過充安全性不高、散熱性能差的缺點，提供一種具有較高過充安全性，散熱性能好的電池正極。
本發(fā)明的第二個目的是提供上述正極的制備方法。
本發(fā)明的第三個目的是提供使用上述正極的鋰二次電池。
本發(fā)明的第四個目的是提供上述鋰二次電池的制備方法。
本發(fā)明提供的電池正極包括集流體和涂覆在該集流體上的正極材料；該正極包括貫穿集流體和涂覆在該集流體上的正極材料的穿孔，其中，所述穿孔的總面積為集流體面積的0.5-50％，所述穿孔不規(guī)則。
本發(fā)明還提供了上述電池正極的制備方法，該方法包括將含有正極材料的漿料涂覆在集流體上，烘烤，壓延，在涂覆后或在烘烤后或在壓延后在涂覆上正極材料的集流體上穿孔，其中，所述穿孔的總面積為集流體面積的0.5-50％，所述穿孔不規(guī)則。
本發(fā)明還提供了一種鋰二次電池，該電池包括電極組和電解液，所述電極組和電解液密封在電池殼體內，所述電極組包括正極、負極和介于正極與負極之間的隔膜，其中，所述正極為本發(fā)明提供的正極。
本發(fā)明還提供了上述鋰二次電池的制備方法，該方法包括將電極組容納在電池殼體中，注入電解液，然后將電池殼體密閉，所述電極組包括正極、負極及正極和負極之間的隔膜，其中，所述正極為本發(fā)明提供的正極。
按照本發(fā)明，在正極制備過程中，通過在正極上穿孔且穿孔不規(guī)則，使正極與負極的容量比小于1，避免了負極上鋰枝晶的形成，從而降低了電池內部短路的幾率，提高了具有該正極的鋰二次電池的過充安全性；此外本發(fā)明提供的正極還有利于電池的散熱，使鋰二次電池能在高溫環(huán)境中正常存儲和工作，從而擴展了鋰二次電池的應用環(huán)境范圍。
如實施例1制備鋰二次電池正極時，穿孔的總面積為集流體面積的20％，且分布不規(guī)則(如圖4和圖5所示)；比較例1正極、負極和隔膜都穿孔，其中正極穿孔的總面積也為集流體面積的20％，穿孔分布規(guī)則，形狀大小統(tǒng)一，負極與隔膜的穿孔位置、面積和形狀與正極一致(如圖1、2和3所示)。實施例1和比較例1電池的各項性能進行比較可知在12伏電壓3000毫安培小時的過充安全性測試中，實施例1得到的電池僅出現(xiàn)膨脹現(xiàn)象，而比較例1得到的電池在10分鐘升溫至150℃爆炸；在200℃爐溫安全測試中，實施例1得到的電池順利通過，比較例1得到的電池出現(xiàn)冒煙、起火以及爆炸等現(xiàn)象；60℃貯存7天后，實施例1得到的電池的容量恢復率前者達95％，而比較例1得到的電池僅為83％；實施例1得到的電池的高溫放電效率高達92％，而比較例1得到的電池僅為72％，說明本發(fā)明的電池在高溫下也能正常工作。
圖1比較例1電池穿孔方式示意圖；圖2比較例1電池正極正面示意圖；圖3比較例1電池正極反面示意圖；圖4實施例1電池正極正面示意圖；圖5實施例1電池正極反面示意圖；圖6實施例2電池正極正面示意圖；圖7實施例2電池正極反面示意 圖8實施例3電池正極正面示意圖；圖9實施例3電池正極反面示意圖；圖10實施例4電池正極正面示意圖；圖11實施例4電池正極反面示意圖。
圖中1——電池正極 2——正極極耳3——電池隔膜 4——電池負極5——電池正面極耳部位陰影部分為涂敷有正極材料的集流體表面，未特意標明的空白部分為孔。
具體實施方式本發(fā)明提供的電池正極包括集流體和涂覆在該集流體上的正極材料；該正極包括貫穿集流體和涂覆在該集流體上的正極材料的穿孔，其中，所述穿孔的總面積為集流體面積的0.5-50％，優(yōu)選10-30％，所述穿孔不規(guī)則。
本領域人員公知，正極極耳部位的面積隨著電池型號和正極大小的不同而不同，一般占集流體單面面積的0.5-1％。因此本發(fā)明所述集流體面積可以是集流體單面面積，也可以是去除正極極耳部位的集流體單面面積；所述正極極耳部位指集流體上為安裝極耳而不涂覆正極材料的部位。按照本發(fā)明優(yōu)選正極極耳部位無穿孔，這樣更有利于增加電池正極的機械強度。
本發(fā)明所述穿孔不規(guī)則為穿孔的位置在正極上分布不規(guī)則和/或穿孔本身的形狀不規(guī)則。即本發(fā)明的穿孔可以是在正極上的分布不規(guī)則，也可以是穿孔本身的形狀不規(guī)則，還可以是穿孔的形狀和在正極上的分布都不規(guī)則，優(yōu)選所述是穿孔的形狀和在正極上的分布都不規(guī)則。例如，在圖4-7中，穿孔的形狀和分布都不規(guī)則；在圖8和圖9中，穿孔的形狀為規(guī)則的圓孔，但是穿孔的分布不規(guī)則；在圖10和圖11中，穿孔的形狀不規(guī)則，但是穿孔的分布規(guī)則。正極上穿孔使正極與負極的容量比小于1，避免了負極上鋰枝晶的形成，從而減小了電池內部短路的幾率，提高了使用該正極的鋰二次電池的過充安全性；此外不規(guī)則的穿孔提高了電池的散熱性能，使鋰二次電池能在高溫環(huán)境中正常存儲和工作，從而擴展了鋰二次電池的應用環(huán)境范圍。本發(fā)明對正極上穿孔的大小沒有特別的要求，只要不影響正極的機械強度即可。所述穿孔可以應用本領域人員公知的方法制得，比如用沖床沖孔，也可以通過激光穿孔。
所述集流體可以是本領域技術人員所公知的各種集流體，如鋁箔、銅箔、鍍鎳鋼帶等，本發(fā)明選用鋁箔作集流體。
所述正極材料可以是本領域技術人員所公知的各種正極材料，通常包括正極活性物質、粘合劑和選擇性含有的導電劑，所述正極活性物質可以選自鋰二次電池常規(guī)的正極活性物質，如LixNi1-yCoO2(其中，0.9≤x≤1.1，0≤y≤1.0)、LimMn2-nBnO2(其中，B為過渡金屬，0.9≤m≤1.1，0≤n≤1.0)、Li1+aMbMn2-bO4(其中，-0.1≤a≤0.2，0≤b≤1.0，M為鋰、硼、鎂、鋁、鈦、鉻、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鎵、釔、氟、碘、硫元素中的一種或幾種)。優(yōu)選的所述正極活性物質為鋰鎳鈷氧化物、鋰鈷氧化物、或鋰錳氧化物的一種或幾種。
本發(fā)明所述的正極材料對粘合劑沒有特別的限制，可以采用本領域已知的所有可用于鋰二次電池的粘合劑。優(yōu)選所述粘合劑為憎水性粘合劑與親水性粘合劑的混合物。所述憎水性粘合劑與親水性粘合劑的比例沒有特別的限制，可以根據實際需要確定，例如，親水性粘合劑與憎水性粘合劑的重量比例可以為0.3-1。所述粘合劑可以以水溶液或乳液形式使用，也可以以固體形式使用，優(yōu)選以水溶液或乳液形式使用，此時對所述親水性粘合劑溶液的濃度和所述憎水性粘合劑乳液的濃度沒有特別的限制，可以根據所要制備的正極和負極漿料的拉漿涂布的粘度和可操作性的要求對該濃度進行靈活調整，例如所述親水性粘合劑溶液的濃度可以為0.5-4重量％，所述憎水性粘合劑乳液的濃度可以為10-80重量％。所述憎水性粘合劑可以為聚四氟乙烯、丁苯橡膠或者它們的混合物。所述親水性粘合劑可以為羥丙基甲基纖維素、羧甲基纖維素鈉、羥乙基纖維素、聚乙烯醇或者它們的混合物。所述粘合劑優(yōu)選聚乙烯醇、聚四氟乙烯、羥甲基纖維素及丁苯橡膠中的一種或幾種。所述粘合劑的含量為正極活性物質的0.01-8重量％，優(yōu)選為1-5重量％。
本發(fā)明提供的正極材料還可以選擇性地含有現(xiàn)有技術正極材料中通常所含有的導電劑。由于導電劑用于增加電極的導電性，降低電池的內阻，因此本發(fā)明優(yōu)選含有導電劑。所述導電劑可以選自導電碳黑、乙炔黑、鎳粉、銅粉和導電石墨中的一種或幾種。所述導電劑的含量和種類為本領域技術人員所公知，例如，以正極材料為基準，導電劑的含量一般為0-15重量％，優(yōu)選為0-10重量％。
本發(fā)明還提供了上述電池正極的制備方法，該方法包括將含有正極材料的漿料涂覆在集流體上，烘烤，壓延，在涂覆后或在烘烤后或在壓延后在涂覆上正極材料的集流體上穿孔，其中，所述穿孔的總面積為集流體面積的0.5-50％，所述穿孔不規(guī)則。按照本發(fā)明，正極的穿孔必須在涂覆之后完成，即可以在涂覆后、烘烤后或壓延后使正極穿孔。若在涂覆前使正極穿孔，那么在涂覆正極材料時，會使孔中分布有正極活性物質，這樣會增加潛在的危險性。因為正極活性物質在孔中分布更多，使正極活性物質的總量，比無孔時還多，造成正極容量比負極容量大，在負極表面形成鋰枝晶，最終會導致電池內部短路。另外正極活性物質堵塞在孔中，使電池的導熱性變差，電池工作時會在孔邊緣出現(xiàn)熱量集中，導致電池存在安全隱患。
按照本發(fā)明，可以利用本領域公知的各種方式對正極穿孔，如采用機械的方法沖孔或壓孔，又如采用激光的方法制造孔。所述穿孔的總面積為集流體面積的0.5-50％，優(yōu)選10-30％。所述集流體面積為去除正極極耳部位的集流體單面面積；所述正極極耳部位指集流體上為安裝極耳而不涂覆正極材料的部位。所述正極極耳部位無穿孔。所述穿孔不規(guī)則為穿孔的位置在正極上分布不規(guī)則和/或穿孔本身的形狀不規(guī)則。
本發(fā)明提供的鋰二次電池包括電極組和電解液，所述電極組和電解液密封在電池殼體內，所述電極組包括正極、負極和介于正極與負極之間的隔膜，其中，所述正極為本發(fā)明提供的正極。由于本發(fā)明只涉及對現(xiàn)有技術鋰二次電池正極的改進，因此對鋰二次電池的其它組成和結構沒有特別的限制。
例如，負極的組成為本領域技術人員所公知，一般來說，負極包括導電基體及涂覆和/或填充在導電基體上的負極材料。所述導電基體為本領域技術人員所公知，例如可以選自鋁箔、銅箔、鍍鎳鋼帶和沖孔鋼帶中的一種或幾種。所述負極活性材料為本領域技術人員所公知，它包括負極活性物質和粘合劑，所述負極活性物質可以選自鋰二次電池常規(guī)的負極活性物質，如天然石墨、人造石墨、石油焦、有機裂解碳、中間相碳微球、碳纖維、錫合金、硅合金中的一種或幾種。所述粘合劑可以選自鋰二次電池常規(guī)的粘合劑，如聚乙烯醇、聚四氟乙烯、羥甲基纖維素(CMC)、丁苯橡膠(SBR)中的一種或幾種。一般來說，所述粘合劑的含量為負極活性物質的0.5-8重量％，優(yōu)選為2-5重量％。
本發(fā)明所述用于制備正極漿料和負極漿料的溶劑可以選自常規(guī)的溶劑，如可以選自N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N，N-二乙基甲酰胺(DEF)、二甲亞砜(DMSO)、四氫呋喃(THF)以及水和醇類中的一種或幾種。溶劑的用量使所述漿料能夠涂覆到所述集流體上即可。一般來說，溶劑的用量為使?jié){液中正極活性物質的濃度為40-90重量％，優(yōu)選為50-85重量％。
所述隔膜具有電絕緣性能和液體保持性能，設置于正極和負極之間，并與正極、負極和電解液一起密封在電池殼中。所述隔膜可以是本領域通用的各種隔膜，比如由本領域人員在公知的各廠家生產的各生產牌號的改性聚乙烯氈、改性聚丙烯氈、超細玻璃纖維氈、維尼綸氈或尼龍氈與可濕性聚烯烴微孔膜經焊接或粘接而成的復合膜。
所述電解液為本領域常用的電解液，如電解質鋰鹽和非水溶劑的混合溶液。電解質鋰鹽選自六氟磷酸鋰(LiPF6)、高氯酸鋰、四氟硼酸鋰、六氟砷酸鋰、鹵化鋰、氯鋁酸鋰及氟烴基磺酸鋰中的一種或幾種。有機溶劑可以選自鏈狀酸酯和環(huán)狀酸酯混合溶液，其中鏈狀酸酯可以為碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸二丙酯(DPC)以及其它含氟、含硫或含不飽和鍵的鏈狀有機酯類中的至少一種。環(huán)狀酸酯可以為碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸亞乙烯酯(VC)、γ-丁內酯(γ-BL)、磺內酯以及其它含氟、含硫或含不飽和鍵的環(huán)狀有機酯類中的至少一種。所述電解液中，電解質鋰鹽的濃度一般為0.1-2摩爾/升，優(yōu)選為0.8-1.2摩爾/升。
本發(fā)明提供的鋰二次電池的制備方法包括將正極和負極之間設置隔膜，構成電極組，將該電極組容納在電池殼體中，注入電解液，然后將電池殼體密閉，其中，所述正極為本發(fā)明提供的正極。除了所述正極按照本發(fā)明提供的方法制備之外，其它步驟為本領域技術人員所公知。一般來說，包括將正極和負極之間設置隔膜，構成電極組，將該電極組容納在電池殼體中，注入電解液，密閉電池殼體，其中，所述正極為本發(fā)明提供的正極。
下面結合實施例對本發(fā)明做進一步的說明。
實施例1本實施例說明本發(fā)明提供的正極及包括該正極的電池和它們的制備方法。
(1)正極的制備將90克聚偏二氟乙烯(阿托菲納公司，761#PVDF)溶解在1350克N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)溶劑中制得粘合劑溶液，然后將事先混合均勻的2895克LiCoO2與90克乙炔黑粉末加入到上述溶液中，充分攪拌混合均勻制得正極漿料。
用拉漿機將該正極漿料間隔涂覆到厚20微米的鋁箔兩面，經過120℃真空加熱干燥1小時，用激光穿孔，使穿孔的形狀不規(guī)則，該正極的正面和反面分別如圖4和圖5所示，陰影部分為涂敷有正極材料的集流體表面，空白部分為穿孔，然后輥壓，裁片制得550毫米(長)×43.8毫米(寬)×125微米(厚)的正極，其中，穿孔的總面積為集流體面積的20％，所述集流體面積為去除正極極耳部位的集流體單面總面積。每片正極上含有6.4克的LiCoO2。
(2)負極的制備將30克羥甲基纖維素(CMC)(江門量子高科公司商品，型號為CMC1500)和75克丁苯橡膠(SBR)膠乳(南通申華化學公司商品，牌號為TAIPOL1500E)溶解在1875克水中，攪拌均勻制得粘合劑溶液，將1395克石墨(SODIFF公司商品，牌號為DAG84)加入到該粘合劑溶液中，混合均勻制得負極漿料。
用拉漿機將該負極漿料均勻涂布到厚度為12微米的銅箔兩面，經過120℃真空加熱干燥1小時，輥壓，裁片制得515毫米(長)×44.5毫米(寬)×125微米(厚)的負極，每片負極上含有3.8-4.1克的石墨。
(3)電解液的制備將LiPF6與碳酸乙烯酯(EC)及碳酸二甲酯(DMC)配置成LiPF6濃度為1摩爾/升的溶液(EC/DMC的體積比為1∶1)，得到電解液。
(4)電池的裝配將上述(1)得到的正極、(2)得到的負極用25微米聚丙烯隔膜卷繞成一個方型鋰二次電池的電極組，并將該電極組納入4毫米×34毫米×50毫米的方形電池鋁殼中，裝入電池殼中并進行焊接，注入上述(3)得到的電解液約2.8毫升，密封，制成方形鋰二次電池。
實施例2-4按照實施例1的方法制備電池正極和鋰二次電池，不同的是用激光穿孔的時機、穿孔的總面積占集流體面積的比例和每片正極上正極活性物質(LiCoO2)的含量不同，如下表1所示。其中，實施例2得到的正極的正面和反面分別如圖6和圖7所示；實施例3得到的正極的正面和反面分別如圖8和圖9所示；實施例4得到的正極的正面和反面分別如圖10和圖11所示。
表1
比較例1本比較例說明現(xiàn)有技術的正極及鋰二次電池的制備方法。
按照實施例1的方法制備電池正極和鋰二次電池，不同的是按照圖1所示的方式對正極、隔膜和負極穿孔，如圖2和圖3所示，所得正極上規(guī)則分布有直徑為5毫米的圓形穿孔，正極上穿孔的總面積為集流體面積的20％，隔膜和負極上的穿孔上的位置、形狀和大小一致，且穿孔在涂覆電極材料前進行。
比較例2本比較例說明現(xiàn)有技術的正極及鋰二次電池的制備方法。
按照實施例1的方法制備電池正極和鋰二次電池，不同的是沒有對正極穿孔。
電池性能測試將實施例1-4和比較例1-2制備出的電池，進行化成激活電性能，化成后的電池電壓不小于3.85伏。
(1)過充安全性測試在溫度為16-30℃，相對濕度為20-85％的環(huán)境條件下，對實施例1-4和比較例1-2的電池進行過充安全性測試。測試方法如下清潔化成后的電池表面，將電池以500毫安放電至3.0伏。將恒流恒壓源的輸出電流調至過充測試所要求的電流值1000毫安(1C)或3000毫安(3C)，輸出電壓調至12伏，用高溫膠布將溫度計的熱電偶探頭固定在電池側面的中間處，將電池表面均勻包裹一層疏松的厚約12毫米的石棉并在包裹時將石棉壓緊至6-7毫米厚，然后關閉恒流恒壓源的電源，用導線連接好被測試電池、萬用表以及恒流恒壓源，放至安全柜中。打開恒流恒壓源的電源，同時計時，對電池進行過充電，打開萬用表測試電壓變化；隨時記錄電池的溫度、電壓及電流的變化情況，同時觀察電池是否發(fā)生裂口、漏液、冒煙、爆炸、起火現(xiàn)象，重點記錄異常現(xiàn)象發(fā)生的時間及當時電池表面的最高溫度。150分鐘后終止過充測試，如果被測電池未發(fā)生所述異?，F(xiàn)象如漏液、裂口、冒煙、爆炸、起火等，視為通過過充安全性測試，否則視為未通過。
測定結果如表2所示。
表2
從表2所示的結果可以看出，本發(fā)明實施例1-4提供的鋰離子電池的過充安全性明顯好于比較例1-2。
(2)爐溫安全性測試將化成后的電池以300毫安(0.3C)充電至4.20伏；然后將電池的正極和負極各點焊上一條0.15×4×60毫米的鎳帶；用高溫膠布把數顯溫度計的熱電偶探頭固定在電池表面中間，然后將電池放入初始溫度與室溫接近的烘箱內，使高溫導線一端與電池正/負極端鎳帶相連，另一端引出烘箱，與萬用表的正/負表筆相連。打開鼓風烘箱并同時開始計時，使烘箱以5±2℃/分鐘的速度升溫至150℃(或170℃或200℃)，并于150±2℃(或170±2℃或200±2℃)下保持30分鐘后終止測試。從打開烘箱電源的同時開始，每隔一分鐘記錄電池表面的溫度、電池電壓及爐溫的變化情況，同時觀察電池是否發(fā)生漏液、裂口、冒煙、爆炸、起火現(xiàn)象，重點記錄異?，F(xiàn)象發(fā)生的時間及當時電池表面的最高溫度。電池到測試終止時未發(fā)生異常，視為通過爐溫安全性測試。
測定結果如表3所示。
表3
從表3所示的結果可以看出，本發(fā)明實施例1-4提供的鋰離子電池的爐溫安全性大大好于比較例1-2。
(3)高溫貯存穩(wěn)定性測試按照如下方法對實施例1-4和比較例1-2制備的電池進行高溫貯存穩(wěn)定性測定將化成后的電池用300毫安(0.3C)恒流充電至4.2伏，充電截止電流20毫安，然后以500毫安放電至3.0伏，測定得到電池放電的初始容量；再將電池以300毫安(0.3C)充電至3.85伏，取下電池，冷卻30分鐘后，檢測電池的電壓；將電池放入60℃的烘箱中存放7天；取出電池置常溫30分鐘后，測試電池貯存電壓。然后將電池以300毫安(0.3C)放電至3伏，測定得到電池放電的貯存容量。再將電池用500毫安(0.5C)恒流充電至4.2伏；然后以300毫安放電至3.0伏，上述充放電過程反復3次，測定最后一次放電過程，得到電池放電的恢復容量。按下列公式計算自放電率和容量恢復率
自放電率＝(初始容量-貯存容量)/初始容量×100％容量恢復率＝恢復容量/初始容量×100％結果如表4所示。
表4
從表4所示的結果可以看出，本發(fā)明實施例1-4提供的鋰離子電池60℃下貯存7天后的穩(wěn)定性遠遠高于比較例1和2；說明本發(fā)明所提供鋰二次電池的高溫貯存穩(wěn)定性很好。
(4)高溫充放電率測試對實施例1-4和比較例1-2的電池在常溫、相對濕度為25-85％的條件下，每個實施例或比較例分別測定15個電池。測定方法如下使用BS-9300(R)二次電池性能檢測裝置測試化成后的電池，將電池在溫度為25℃的環(huán)境下以300毫安培小時(0.3C)的電流充電到4.2伏，充電截至電流20毫安，然后以500毫安培小時(0.5C)的電流放電到3.0伏，記下電池的初始放電容量，以每組15個電池的初始放電容量的平均值作為平均初始放電容量；然后將電池用300毫安(0.3C)恒流充電至電池電壓達4.2伏，充電結束后，常溫放置30分鐘后，在60℃條件下，用500毫安(0.5C)恒流放電至3.0伏，記錄電池的高溫放電容量，以每組15個電池的高溫放電容量的平均值作為平均高溫放電容量。按下式計算高溫放電效率
測定結果如表5所示。
表5
從表5所示的結果可以看出，本發(fā)明實施例1-4提供的鋰離子電池的高溫放電效率遠遠高于比較例1和2，說明本發(fā)明所提供鋰二次電池的在高溫下也能正常工作。
權利要求
1.一種電池正極，該正極包括集流體和涂覆在該集流體上的正極材料；該正極包括貫穿集流體和涂覆在該集流體上的正極材料的穿孔，其特征在于，所述穿孔的總面積為集流體面積的0.5-50％，所述穿孔不規(guī)則。
2.根據權利要求
1所述的電池正極，其中，所述穿孔不規(guī)則為穿孔的位置在正極上分布不規(guī)則和/或穿孔本身的形狀不規(guī)則。
3.根據權利要求
1所述的電池正極，其中，所述穿孔的總面積為集流體面積的10-30％。
4.根據權利要求
1或3所述的電池正極，其中，所述集流體面積為去除正極極耳部位的集流體單面面積；所述正極極耳部位指集流體上為安裝極耳而不涂覆正極材料的部位。
5.根據權利要求
4所述的電池正極，其中，所述正極極耳部位無穿孔。
6.權利要求
1所述電池正極的制備方法，該方法包括將含有正極材料的漿料涂覆在集流體上，烘烤，壓延，在涂覆后或在烘烤后或在壓延后在涂覆上正極材料的集流體上穿孔，其特征在于，所述穿孔的總面積為集流體面積的0.5-50％，所述穿孔不規(guī)則。
7.根據權利要求
6所述的方法，其中，所述穿孔不規(guī)則為穿孔的位置在正極上分布不規(guī)則和/或穿孔本身的形狀不規(guī)則。
8.根據權利要求
6所述的方法，其中，所述穿孔的總面積為集流體面積的10-30％。
9.根據權利要求
6或8所述的方法，其中，所述集流體面積為去除正極極耳部位的集流體單面面積；所述正極極耳部位指集流體上為安裝極耳而不涂覆正極材料的部位。
10.根據權利要求
9所述的方法，其中，所述正極極耳部位無穿孔。
11.一種鋰二次電池，該電池包括電極組和電解液，所述電極組和電解液密封在電池殼體內，所述電極組包括正極、負極和介于正極與負極之間的隔膜，其特征在于，所述正極為權利要求
1-5中任意一項所述的正極。
12.權利要求
11所述鋰二次電池的制備方法，該方法包括將電極組容納在電池殼體中，注入電解液，然后將電池殼體密閉，所述電極組包括正極、負極及正極和負極之間的隔膜，其特征在于，所述正極為權利要求
1-5中任意一項所述的正極。
專利摘要
一種電池正極包括集流體和涂覆在該集流體上的正極材料；該正極包括貫穿集流體和涂覆在該集流體上的正極材料的穿孔，其中，所述穿孔的總面積為集流體面積的0.5－50％，所述穿孔不規(guī)則。本發(fā)明在正極制備過程中，通過在正極上穿孔且穿孔不規(guī)則，使正極與負極的容量比小于1，避免了負極上鋰枝晶的形成，從而降低了電池內部短路的幾率，提高了具有該正極的鋰二次電池的過充安全性；此外本發(fā)明提供的正極還有利于電池的散熱，使鋰二次電池能在高溫環(huán)境中正常存儲和工作，從而擴展了鋰二次電池的應用環(huán)境范圍。
文檔編號H01M4/04GK1992394SQ200510137494
公開日2007年7月4日 申請日期2005年12月30日
發(fā)明者肖峰, 周耀華, 黃保寧 申請人:比亞迪股份有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan