[发明专利]一种锂离子电池安全涂层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池，特别是涉及一种锂离子电池安全涂层及其制备方法。 

背景技术

随着锂离子电池在电子消费品，电动自行车，电动汽车，储能领域的广泛应用，锂离子电池的安全性受到更多、更广泛的重视。为了提升锂离子电池的安全性，目前研究最多的就是安全涂层，即在电池的正极，负极或者隔膜表面涂覆一层绝缘物，例如氧化锆、氧化铝、氧化硅、氧化钛、氮化硅、氮化硼、氮化铝，其中氧化铝的应用最为广泛。 

现有技术可以有效地减少电池的内部短路，但是无法解决电池大面积内部短路，过充引起的电池最终热量失控爆炸、着火的情况。 

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中存在的问题，提供一种锂离子电池安全涂层及其制备方法，更有效地改善电池在极端情况下的安全性能。 

为此，本发明提供一种锂离子电池安全涂层,所述锂离子电池安全涂层使用的材料为碱金属氢氧化物、碱金属碳酸盐、碱金属碳酸氢盐中的一种或几种的混合，化学通式为M_X(OH)_y，M_X(CO₃)_y，M_X(HCO₃)_y， M为碱金属。 

 优选的，所述锂离子电池安全涂层使用的材料为氢氧化铝，氢氧化钙，氢氧化锆，氢氧化钛，羟基氧化铝，氢氧化镁，碳酸钙，碳酸镁，碳酸氢钙，碳酸氢镁中的一种或者几种的混合。 

一种制备所述锂离子电池安全涂层的方法，将所述的锂离子电池安全涂层材料10%-40%（重量比）、溶剂50%-90%（重量比）、粘结剂0.01%-0.1%（重量比）混合，使用高速分散机或者球磨机混合均匀，粘度在100mPa.s-1500mPa.s 范围内；使用辊涂、凹版印刷或者喷涂的方式涂在碾压后的正极正反面、碾压后的负极正反面、隔膜单面上；然后过烘箱将溶剂烘干，将带有涂层的极片或者隔膜进行装配，制作成电池。 

优选的，所述溶剂是水、NMP、丙酮中的一种。 

优选的，所述粘结剂为SBR、丙烯酸酯、环氧树脂、聚氨酯、PVDF（聚偏二氟乙烯）中的一种或者几种混合。 

优选的，所述溶剂的重量比为65%。 

优选的，所述单面涂层的厚度为2μm-20μm。 

由以上本发明提供的技术方案可见，本发明具有以下技术效果： 

本发明提供的锂离子电池安全涂层采用碱金属氢氧化物、碱金属碳酸盐和碱金属碳酸氢盐，涂层材料除了具有耐热绝缘作用，还有受热分解吸热、晶体结构变化或者粉化和释放出水或者二氧化碳的功能。

（1）受热分解吸热的功能，可以在电池过热的状态下降低电池温度的作用。 

（2）晶体结构的变化可以阻塞减少离子通道，在电池过热的情况下阻止充放电的进行，减少短路或者过充状态时的电流，提高电池的安全性。 

（3）释放出水和二氧化碳可以使电池在过热状态下膨胀，内阻极化增加，减少短路或者过充状态时的电流。 

（4）本发明的应用成本较现有技术低。 

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面对本发明作进一步的详细说明： 

本发明提供一种锂离子电池安全涂层,所述锂离子电池安全涂层使用的材料为碱金属氢氧化物、碱金属碳酸盐、碱金属碳酸氢盐中的一种或几种的混合, 化学通式为M_X(OH)_y，M_X(CO₃)_y，M_X(HCO₃)_y， M为碱金属。

 优选的，所述锂离子电池安全涂层使用的材料为氢氧化铝，氢氧化钙，氢氧化锆，氢氧化钛，羟基氧化铝，氢氧化镁，碳酸钙，碳酸镁，碳酸氢钙，碳酸氢镁中的一种或者几种的混合。 

一种制备所述锂离子电池安全涂层的方法，将所述的锂离子电池安全涂层材料10%-40%（重量比）、溶剂50%-90%（重量比）、粘结剂0.01%-0.1%（重量比）混合，使用高速分散机或者球磨机混合均匀，粘度在100mPa.s-1500mPa.s 范围内；使用辊涂、凹版印刷或者喷涂的方式涂在碾压后的正极正反面、碾压后的负极正反面、隔膜单面上；然后过烘箱将溶剂烘干，将带有涂层的极片或者隔膜进行装配，制作成电池。 

 优选的，所述溶剂是水、NMP、丙酮中的一种。