[发明专利]一种锂离子电池

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种具有良好安全性能、耐过充性能和机械性能的锂离子电池。

背景技术

锂离子电池作为一种清洁的新能源，在越来越多的领域得到了应用，例如，手机、笔记本电脑、电动自行车和动力汽车等。由于这些使用锂离子电池作为电源的产品和人们的生活息息相关，人们对其安全性的要求越来越高。

锂离子电池一般包括包装壳和容纳于包装壳内的电芯，电芯一般包括正极、负极、电解液，以及间隔于正极和负极之间的隔膜。其中，隔膜是一个十分重要的组成部分，它是一种离子导通、电子绝缘的多孔膜，在正极和负极之间起到隔离的作用，以防止电芯短路。

目前常规锂离子电池采用的隔膜为聚丙烯(PP)多孔膜，聚乙烯(PE)多孔膜或聚丙烯(PP)/聚乙烯(PE)/聚丙烯(PP)复合多孔膜。这几种隔膜的热稳定性及热收缩率受到其所用聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)自身的材质限制，在电池受热的情况下，可能严重收缩甚至融化，进而导致电池内部短路，最终出现热失控，引发起火甚至爆炸的危险。同时聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)材质的隔膜与极片(正极和负极)之间无法形成粘附作用，当电池受到外力作用时，隔膜与极片之间容易发生错层，也容易造成电池内部短路。

为了改善隔膜的热稳定性，增强电池的安全性能，申请号为CN200980107526的发明专利申请公开了一种隔膜，该隔膜是在多孔基材的至少一个表面上涂覆一层陶瓷材料，该陶瓷材料层包括无机颗粒和粘接剂。使用这种隔膜，确实可以极大地改善其热稳定性，但是此陶瓷层与极片之间无法形成粘附作用，在电池受到外力作用下，隔膜与极片之间容易发生错层，也容易造成电池内部短路。

有鉴于此，确有必要提供一种具有良好安全性能、耐过充性能和机械性能的锂离子电池。

发明内容

本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种具有良好安全性能、耐过充性能和机械性能的锂离子电池。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种锂离子电池，包括正极片、负极片、间隔于正极片和负极片之间的隔膜，以及电解液，所述隔膜包括多孔膜基材和涂覆在所述多孔膜基材表面的陶瓷材料层；所述正极片包括正极集流体和涂覆在正极集流体表面的正极活性材料层，以及涂覆在所述正极活性材料层上位于表层的正极聚合物粘接层；所述负极片包括负极集流体和涂覆在负极集流体表面的负极活性材料层，以及涂覆在所述负极活性材料层上位于表层的负极聚合物粘接层。

陶瓷材料层可以在隔膜表面形成微观的物理性阻隔，减少锂枝晶对隔膜的刺穿作用，而且由于陶瓷材料本身的耐高温特性，涂覆在多孔膜基材上的陶瓷材料层可以提高隔膜的耐热性能，同时陶瓷材料的存在还能提高锂离子电池的耐过充性能；而涂覆在活性材料层上位于表层的具有粘接作用的聚合物粘接层则可以在热压作用下在陶瓷材料层和极片(正极片和负极片)之间形成粘接作用，防止隔膜与极片之间发生错层而导致的内部短路，增强电池安全性能。同时，通过聚合物粘接层的作用，隔膜和正极片、负极片之间联合为一体，可以增强电池的机械性能。

实际组装时，将隔膜与正负极片组装成电芯，然后装入包装袋中，封装注液后，通过热压的方式使极片与隔膜之间形成粘结作用，然后活化成形，即可得到所述锂离子电池。本发明锂离子电池具有良好的安全性能、高温性能、高压性能以及机械性能。

需要说明的是，陶瓷材料层中虽然也含有具有聚合物粘接剂，但为了满足提高电池耐热性能的要求，一般需要比较密集的陶瓷粒子，这使得涂覆有陶瓷材料层的隔膜即使在热压的情况下，也不能与极片之间形成良好的粘接作用，仍然会有隔膜与极片错层的危险。另外，虽然正极片和负极片中都包含有粘接剂，但是这些粘接剂主要是为了将正极活性物质颗粒与导电碳等粘接在一起，以及将负极活性物质颗粒和导电剂等粘接在一起，并不能在正极片与隔膜，以及负极片与隔膜之间形成粘接作用。因此，在活性材料层的表面涂覆一层聚合物粘接层，可以有效防止隔膜与极片的错层，进一步提高电池的安全性能。

作为本发明锂离子电池的一种改进，所述正极聚合物粘接层和负极聚合物粘接层的厚度为0.1～10μm。当聚合物粘接层的厚度小于0.1μm时，隔膜和极片之间的粘接作用不够牢固，会有隔膜和极片发生错层的危险；当聚合物粘接层的厚度大于10μm时，还会对电池的能量密度有较大的影响。

作为本发明锂离子电池的一种改进，所述正极聚合物粘接层和负极聚合物粘接层的厚度相同或不同。这可以通过控制涂覆工艺的工艺参数来实现。