[发明专利]一种高安全性三元锂离子电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种高安全性三元锂离子电池及其制备方法。

背景技术

锂离子电池产品的主要特性是：体积比容量大、质量比能量高、放电平台高；循环寿命长、没有记忆效应、自放电小；环保无污染。

传统锂离子电池正负极的集流体采用的是平面箔材，使用涂布工艺将正极材料和负极材料涂覆于平面箔材之上。该工艺制作的三元锂离子电池，平面金属箔阻隔了极板A、B面离子的迁移，双面的活性物质不均衡影响了正负极板间的稳定性，致使电池极板局部处于过充、放电状态，增加了电池的不安全因素。极板厚度在50-150um之间，极板中平面箔材所占的体积比和重量比较大，影响活性物质的占比，降低了能量密度；安全性能一般，无法通过针刺测试；极板的制造成本相对高。

因此，亟需一种能够简化生产工艺、充分发挥活性物质容量、提高安全性能的新型三元锂离子电池技术。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足，本发明提供一种高安全性三元锂离子电池及其制备方法。

本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：

一种高安全性三元锂离子电池的制备方法，包括如下步骤：

S1.制备三维带：所述三维带包括金属箔本体和设在该本体上的翻边孔，所述的翻边孔为无落料穿孔，各个翻边孔呈均匀间隔排列，相邻的或相邻行的该翻边孔的周边分别向所述的金属箔本体的两面突起，该突起的顶端呈立体网格状；

S2：通过浸浆系统使得步骤S1制得的三维带表面均匀地涂覆活性物质浆料，然后再使三维带通过浸浆系统上方的斜板式涂浆装置，成为湿态极板；所述活性物质浆料包含活性材料和有机纤维；

S3：湿态极板经烘干、压片、切片后分别制成正极板和负极板；

S4：将上述正极板和负极板彼此相对放置，隔膜设置在正极板和负极板之间，构成电极组件，将电极组件装入壳体中，往壳体中注入电解液。

本发明采用三维带作为三元锂离子电池集流载体代替传统的平面箔材，三维带采用双向无落料穿孔，金属箔本体表面均布翻边孔，双面呈致密的纤维状立体金属骨架，对活性物质起到镶嵌、包裹作用，提高了活性物质的导电性能，从而提高极板的机械强度。

参阅图2，本发明中，所述浸浆系统包括装有活性物质浆料的浆斗，在所述的浆斗内安装有导向辊和一对挤压辊，该挤压辊以三维带运行相反方向转动；所述三维带通过导轮进入浆斗，经过糊状浆料的浸、沾和浆斗内挤压辊的挤压，使三维带表面粘满活性物质浆料。

在所述浆斗上方设有斜板式涂浆装置，所述斜板式涂浆装置包括沿所述三维带运动方向的两侧分别设置的对称的斜板，两斜板之间留有间隙供浸有浆料的三维带通过，所述斜板向下倾斜，斜板与三维带运动方向的夹角为15°-75°。本发明由于斜板有15°-75°的倾斜角，使三维带运行时的拉力被分解为水平方向和垂直方向二个分力，水平方向的力则施加给浸有浆料的三维带，使活性物质浆料更充分地填充入三维带翻边孔内部，使得三维带双面涂浆均匀。

本发明中，所述活性物质浆料包括活性物质和有机纤维。

对于有机纤维，基于活性物质浆料的重量百分比为0.1-2%，优选为0.5-1.5%，更优选为1-1.2%。作为有机纤维，只要实现有机纤维的直径为0.05-0.2mm，长度为0.1-1mm，对其材质就没有特别限制。本发明对活性物质浆料进行改进，创造性地在活性物质浆料中添加有机纤维，增加了极板的强度和柔韧性，正极板和负极板的厚度可以增加到100-500 um，可以将极板的面密度做到原来工艺的2-3倍。

对于活性物质，所述正极板的活性物质为三元材料；作为负极板的活性物质不作特别限定，可以采用公知的材料，作为举例，可以为石墨。

需要说明的是，本发明的活性物质浆料还包括导电剂、粘结剂和溶剂。

作为导电剂，可以使用电子传导材料，只要其不对电池性能产生不利影响即可。作为举例，可以使用乙炔黑、碳纳米管、碳纤维、碳黑、鳞片石墨中的至少一种。通过使用导电剂，能够提高活性物质彼此的电接触。

作为本发明的活性物质浆料中使用的溶剂，只要使粘结剂和活性物质均匀分散，就没有特别限制，可以为水也可以为有机溶剂。