一種鋰離子電池復合極片及其制備方法以及一種鋰離子電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋰離子電池復合極片及其制備方 法以及一種鋰離子電池。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了提高電動汽車的續(xù)航里程，滿足社會的切實需求，開發(fā)設(shè)計高能量密度的鋰 離子電池已成鋰電行業(yè)的必然趨勢。然而，高能量的鋰離子電池在濫用狀態(tài)時（針刺、擠 壓、短路、過充等），容易出現(xiàn)爆炸或起火等安全事故，因此鋰離子電池的安全性設(shè)計將面臨 著更大的挑戰(zhàn)。
[0003] 如何提高鋰離子電池的安全性是鋰離子電池行業(yè)亟待解決的技術(shù)難題。引起鋰離 子電池安全隱患的主要問題是電池內(nèi)部發(fā)生不可逆的電化學副反應(yīng)，最終導致電池產(chǎn)生熱 失控。因此，在電池內(nèi)部發(fā)生熱失控之前，實現(xiàn)電池內(nèi)部的自我保護，是實現(xiàn)電池安全性的 重要保障。
[0004] 行業(yè)內(nèi)主要利用提高極片的耐高溫物理性能，比如在極片表面涂覆三氧化二鋁。 但單純的物理性能并不能阻止電池溫度的進一步升高，無法高效地保障電池的安全性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種鋰離子電池復合極片及其制備 方法以及一種鋰離子電池，采用本發(fā)明提供的鋰離子電池復合極片可以抑制電池溫度升 高，保障電池的安全性。
[0006] 本發(fā)明提供了一種鋰離子電池復合極片，其特征在于，包括電池極片以及復合于 所述電池極片表面的功能性涂層，所述功能性涂層由功能性物質(zhì)和粘合劑制備而成，所述 功能性物質(zhì)選自含磷化合物、含氮化合物和無機硅類化合物中的一種或多種，所述電池極 片為電池正極和/或電池負極。
[0007] 優(yōu)選的，所述功能性物質(zhì)選自季戊四醇三聚氰胺磷酸酯及其鹽類、聚磷酸銨、聚磷 酰胺類化合物、有機磷腈聚合物、聚硅氧烷類化合物和硫脲類化合物中的一種或多種。
[0008] 優(yōu)選的，所述功能性物質(zhì)選自三聚氰胺氰尿酸鹽、季戊四醇三聚氰胺磷酸酯、多聚 磷酸銨、聚二甲基硅氧烷和三聚氰胺焦磷酸鹽中的一種或多種。
[0009] 優(yōu)選的，所述功能性物質(zhì)和粘合劑的質(zhì)量比為（90~99) : (1~10)。
[0010] 優(yōu)選的，所述功能性涂層的單面厚度為3~6 μπι。 toon] 優(yōu)選的，所述粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯及其共聚物、丙烯酸及其共聚物、丙烯酸酯及其 共聚物、聚乙烯醇、羧甲基纖維和聚氨酯中的一種或多種。
[0012]優(yōu)選的，所述正極的活性物質(zhì)選自 LiFeP04、LiMn204、LiCo02、LiV 205、LiNi02、 LiNi (1 x y)C〇xAly02、LiNi u " n)C〇niMnn02和 LiCo zNi u ,)02材料中的一種或多種，其中，0 彡 x 彡 I， 0 ^ y ^ I? x+y = m+n = I ^ z ^ I ；
[0013] 所述負極的活性物質(zhì)選自石墨、中間相碳微球和硅基材料中的一種或多種。
[0014] 本發(fā)明還提供了一種鋰離子電池復合極片的制備方法，包括以下步驟：
[0015] A)將功能性物質(zhì)和粘合劑分散于溶劑中，得到混合漿料，所述功能性物質(zhì)選自含 磷化合物、含氮類化合物和無機硅類化合物中的一種或多種；
[0016] B)將所述混合漿料涂覆于電池極片表面，烘干，得到鋰離子電池復合極片，所述電 池極片為電池正極和/或電池負極。
[0017] 優(yōu)選的，所述涂覆的方式選自轉(zhuǎn)移涂覆、浸涂、刮涂、凹版涂覆、噴涂或絲網(wǎng)印刷。
[0018] 本發(fā)明還提供了一種鋰離子電池，包括電池正極、電池負極、隔膜和電解液，所述 電池正極和/或電池負極為上述鋰離子電池復合極片或上述制備方法制備得到的鋰離子 電池復合極片。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種鋰離子電池復合極片，包括電池極片以及復 合于所述電池極片表面的功能性涂層，所述功能性涂層由功能性物質(zhì)和粘合劑制備而成， 所述功能性物質(zhì)選自含磷化合物、含氮化合物和無機硅類化合物中的一種或多種，所述電 池極片為電池正極和/或電池負極。
[0020] 本發(fā)明提供的鋰離子電池復合極片在電池極片表面涂覆了一層功能性涂層，該功 能性涂層在鋰離子電池溫度升高時，可以快速吸收電池的多余熱量，作為反應(yīng)熵，自發(fā)地響 應(yīng)化學反應(yīng)，在電池極片表面生成保護層，一方面可以有效抑制電池的溫度的繼續(xù)升高，另 一方面可以鈍化電池陰陽極的活性層，從根源上控制電池的安全隱患，保障電池的安全性。 另外，由于本發(fā)明的功能涂層硬度較小，可以減少電池制作過程中的工藝損耗，從而降低電 池的生產(chǎn)成本。
[0021] 結(jié)果表明，本發(fā)明提供的鋰離子電池復合極片在進行電池安全測試時，具有優(yōu)越 的安全性能。并且表現(xiàn)出良好的電化學性能，將所述復合極片制備成鋰離子電池，其在1500 個循環(huán)周期內(nèi)的容量保持率> 85%，倍率性能在3C時，容量保持率> 95%。
【具體實施方式】
[0022] 本發(fā)明提供了一種鋰離子電池復合極片，包括電池極片以及復合于所述電池極片 表面的功能性涂層，所述功能性涂層由功能性物質(zhì)和粘合劑制備而成，所述功能性物質(zhì)選 自含磷化合物、含氮化合物和無機硅類化合物中的一種或多種，所述電池極片為電池正極 和/或電池負極。
[0023] 本發(fā)明提供的鋰離子電池復合極片包括電池極片。所述電池極片可以為電池正 極，也可以為電池負極，或者是電池正極以及電池負極。
[0024] 在本發(fā)明中，所述電池正極的活性物質(zhì)選自LiFeP04、LiMn20 4、LiCo02、LiV205、 LiNi02、LiNiu x y)C〇xAly02、LiNiu " n)C〇niMnn02和 LiCo zNiu ,)02材料中的一種或多種，其中， l，0<y< 1，x+y = I ;0<m< 1，0<η< l，m+n = I ;0 < z < 1 ;在本發(fā)明的一 些實施例中，所述電池正極的活性物質(zhì)為LiNi1/3C〇1/3Mn1/30 2，在本發(fā)明的另一些實施例中， 所述電池正極的活性物質(zhì)為LiFeP04。
[0025] 本發(fā)明對所述電池正極的制備方法并沒有特殊限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的電池 正極的制備方法即可。在本發(fā)明中，優(yōu)選按照下述方法進行制備：
[0026] al)將電池正極的活性物質(zhì)、導電劑和粘結(jié)劑分散于溶劑中，得到正極漿料；
[0027] bl)將所述正極漿料涂覆于正極集流體上，干燥后進行輥壓，得到電池正極。
[0028] 本發(fā)明首先將所述電池正極的活性物質(zhì)、導電劑和粘結(jié)劑分散于溶劑中，得到正 極漿料。其中，本發(fā)明對所述導電劑和粘結(jié)劑的種類并沒有特殊限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員公知 的導電劑和粘結(jié)劑即可。在本發(fā)明中，所述導電劑優(yōu)選為乙炔黑、Super P、Super S、350G、 碳纖維（VGCF)、碳納米管（CNTs)、科琴黑（KetjenblackEC300J、Ket jenblackEC600JD、 Carbon ECP、Carbon ECP600JD)等，所述粘結(jié)劑優(yōu)選為丁苯橡膠類、聚丙稀酸類、LA型水性 粘結(jié)劑、含氟烯烴聚合物等正極常用粘結(jié)劑。本發(fā)明對所述溶劑的種類并沒有特殊限制，本 領(lǐng)域技術(shù)人員公知的溶劑即可，在本發(fā)明中，所述溶劑優(yōu)選為去離子水或NMP。
[0029] 本發(fā)明對所述分散的方法并沒有特殊限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的分散方法即 可。
[0030] 得到正極漿料后，本發(fā)明將所述正極漿料涂覆與正極集流體上，本發(fā)明對所述正 極集流體的種類并沒有特殊限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的正極集流體即可，在本發(fā)明中，所 述正極集流體選自錯箱。
[0031] 本發(fā)明對將所述正極漿料涂覆于正極集流體上的方式并沒有特殊限制，可以選自 轉(zhuǎn)移涂覆、浸涂、刮涂或擠壓涂覆。
[0032] 將所述正極漿料涂覆于正極集流體上后，在涂布機烘箱內(nèi)進行分段烘干。在本發(fā) 明中，所述的涂布烘箱溫度為70~130°C。涂布結(jié)束后，進行輥壓的操作，得到電池正極。其 中，本發(fā)明對所述輥壓的具體方法并沒有特殊限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的輥壓方法即可。
[0033] 在本發(fā)明中，所述負極的活性物質(zhì)選自石墨、中間相碳微球和硅基材料中的一種 或多種。在本發(fā)明的一些實施例中，所述負極活性物質(zhì)選自石墨粉。
[0034] 本發(fā)明對所述電池負極的制備方法并沒有特殊限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的電池 負極的制備方法即可。在本發(fā)明中，優(yōu)選按照下述方法進行制備：
[0035] a2)將電池負極的活性物質(zhì)、導電劑、增稠劑和粘結(jié)劑分散于溶劑中，得到負極漿 料；
[0036] b2)將所述負極漿料涂覆于負極集流體上，干燥后進行輥壓，得到電池負極。
[0037] 本發(fā)明首先將所述電池負極的活性物質(zhì)、導電劑、增稠劑和粘結(jié)劑分散于溶劑 中，得到負極漿料。其中，本發(fā)明對所述導電劑、增稠劑和粘結(jié)劑的種類并沒有特殊限制， 本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的導電劑和粘結(jié)劑即可。在本發(fā)明中，所述導電劑優(yōu)選為乙炔黑、 Super P、Super S