[发明专利]一种改善动力锂离子电池安全性能的表涂、表涂应用以及动力锂离子电池

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，涉及动力锂离子电池，更具体的说，涉及采用一种改善动力锂离子电池安全性能的表涂、表涂应用以及动力锂离子电池。

背景技术

动力锂离子电池的能量密度、循环性能以及安全性能一直是相应电池产品的开发重点。因此，如何在保证电池循环性能和能量密度的基础上，进一步优化动力电池的安全性能一直是目前面临的难题。现存技术中，为了提高电池的安全性能，在电池体系中常应用含有阻燃添加剂或者高阻抗添加剂的功能性电解液，一方面对电池起到阻燃作用，另一方面增大阻抗而减小电池的短路电流，从而改善电池的安全性能。但是功能性电解液的使用会对电池的电化学性能造成明显的负面影响，尤其会增加电池的直流内阻(DCR)，加剧电池的极化现象，降低电池的功率性能和能量密度。

发明内容

鉴于以上分析，本发明的目的在于提供一种改善动力锂离子电池安全性能的表涂、表涂应用以及动力锂离子电池，在正极或者负极表面涂覆一层氧化铝(α-Al₂O₃)或者羟基氧化铝(AlOOH)陶瓷涂层的表涂技术，本发明所采取的表涂技术能够在保证电池能量密度和电化学性能的前提下，进一步改善电池的安全性能。在正极或者负极表面表涂一层氧化铝/羟基氧化铝纳米陶瓷层，起到增加电极片表面电阻和提高电极片热稳定性的作用，从而在电池局部过热或短路时起到安全保护和阻燃的作用；在负极片表面引入陶瓷表涂层，能够减缓HF酸对SEI膜的破坏，表涂层的引入可以增加负极片的孔隙率，改善电池的吸液能力；在正极片表面引入表涂层，能够缓解电解液在高电位下的氧化，提高电池的寿命。

为实现本发明的目的，本发明提供了一种改善动力锂离子电池安全性能的表涂，将陶瓷浆料匀浆形成表涂浆料，然后将表涂浆料涂覆在电池的正极片或者负极片表面。

所述表涂可为表涂层，所述表涂层的特征包括表涂浆料成分、表涂浆料纯度、表涂位置、表涂层厚度、表涂极片孔隙率、极片表面电阻。所述的表涂浆料的成分是α-Al₂O₃或者AlOOH。

进一步地，表涂浆料成分α-Al₂O₃或者AlOOH的纯度为95％～99.999％，振实密度为0.5～5g/cm³，D50粒度的大小为0.1～5μm。

进一步地，表涂浆料匀浆时，所采用的粘结剂为聚偏二氟乙烯(PVDF)、丁苯橡胶(SBR)与羧甲基纤维素(CMC)组合、聚丙烯酸酯中的一种，表涂浆料的固含量为5％～50％。

进一步地，表涂浆料涂覆在电池的正极片或者负极片表面，表涂层的厚度为1～15μm。

进一步地，表涂极片的极片电导率为0.10-0.30Ω·cm，表涂极片的孔隙率为20％～50％，表涂极片的剥离强度为0.5～10N。

相应地，本发明还提供了一种应用上述的任一种改善动力锂离子电池安全性能的表涂的应用，所述的表涂的表涂浆料的成分是α-Al₂O₃或者AlOOH，所述表涂涂覆在电池的正极片或者负极片表面。

相应地，本发明还提供了采用上述上述的任一种改善动力锂离子电池安全性能的表涂的动力锂离子电池，所述锂离子电池包括正极片、负极片、隔膜、电解液；

所述正极片组成包括正极材料和正极金属集流体，所述正极材料包括正极导电剂、正极粘结剂和正极活性材料，所述正极活性材料占正极材料的质量比为92％-99％，所述的正极导电剂为乙炔黑、碳纳米管(CNT)、石墨烯、导电炭黑、鳞片状石墨、碳纤维中的一种或两种以上的组合，所述的正极粘结剂为聚偏二氟乙烯(PVDF)；

所述负极片组成包括负极材料和负极集流体，所述负极材料包括负极导电剂、负极粘结剂和负极活性材料，负极活性材料占负极材料质量比为90％-97％，所述负极导电剂为乙炔黑、碳纳米管(CNT)、石墨烯、导电炭黑、鳞片状石墨、碳纤维中的一种或两种以上的组合，所述的负极粘结剂为丁苯橡胶(SBR)与羧甲基纤维素(CMC)组合；

所述隔膜为聚烯烃微孔隔膜、无纺布隔膜、PVDF凝胶隔膜、陶瓷隔膜、纤维隔膜中的一种；