[发明专利]一种锂离子电池电极片、其制备方法和锂离子电池

说明书

本发明提供了一种锂离子电池电极片、其制备方法和锂离子电池。本发明的锂离子电池电极片包括集流体和设置在所述集流体上的活性物质层，在所述集流体或所述活性物质层的表面设有可膨胀石墨涂层。本发明的锂离子电池设有含有可膨胀石墨涂层的锂离子电池电极片，在电池正常使用状态下，可膨胀石墨涂层对电池的电化学性能无影响；而当锂离子电池受到热冲击或破坏达到一定温度时，可膨胀石墨涂层能够急剧膨胀并吸收热量，从而显著提高了锂离子电池的安全性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其是涉及一种锂离子电池电极片、其制备方法和锂离子电池。

背景技术

随着世界经济和社会的飞速发展，人类对于能源的需求量急剧增加。锂离子电池因具有高输出电压、高比容量、高安全性、高循环寿命等优点，目前已经被广泛用于电脑、手机等便携式电子产品中，并逐渐成为电动汽车和混合动力汽车的主导电源。

锂是一种化学性质非常活泼的元素，锂离子电池在高温情况下容易发生起火、爆炸等安全问题，过充电、短路、热冲击和机械冲击等均容易对锂离子电池的安全造成影响，这些问题成为困扰电动车发展的主要因素之一。为了提高锂离子电池的安全性能，目前常用的方法是在电解液或电极片中添加有机或高分子阻燃剂。然而，由于有机阻燃剂或高分子阻燃剂具有不导电性，通常会导致电池的内阻大幅增加，功率性能显著下降，长时间使用还会影响电池的循环性能。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明提供一种锂离子电池电极片、其制备方法和锂离子电池，该锂离子电池的电极片中设有可膨胀石墨涂层，电池在受到热冲击或破坏达到一定温度时，可膨胀石墨涂层能够急剧膨胀并吸收热量，从而显著提高了锂离子电池的安全性能。

本发明提供了一种锂离子电池电极片，包括集流体和设置在所述集流体上的活性物质层，在所述集流体或所述活性物质层的表面设有可膨胀石墨涂层。

在一实施方式中，锂离子电池电极片包括集流体、设置在集流体两侧表面的可膨胀石墨涂层以及设置在可膨胀石墨涂层表面的活性物质层；在另一实施方式中，锂离子电池电极片包括集流体、设置在集流体两侧表面的活性物质层以及设置在活性物质层表面的可膨胀石墨涂层。

在本发明中，可膨胀石墨涂层指的是含有可膨胀石墨的涂层；可膨胀石墨是一种石墨层间化合物，其在加热到一定温度时可瞬间迅速分解，产生大量气体，使石墨沿轴方向膨胀成蠕虫状的膨胀石墨。

本发明的锂离子电池电极片在集流体或活性物质层的表面设有可膨胀石墨涂层，在高温(高于80℃)下，可膨胀石墨涂层中的可膨胀石墨能够迅速膨胀并利用自身体积膨胀产生的孔隙来阻断离子传输并隔绝热量，从而实现良好的阻燃效果，并改善电池的安全性能；此外，与其它改善电池安全性能的方式相比，本发明的上述方式对电池的电化学性能影响较小。

优选地，所述可膨胀石墨涂层设置在所述集流体的表面。此时，设置在集流体的表面的可膨胀石墨涂层改变了集流体的粗糙度，进而提升了活性物质层在集流体上的粘结力，进一步改善了电池循环寿命。

本发明对可膨胀石墨涂层中可膨胀石墨的含量以及可膨胀石墨涂层的厚度不作严格限制；优选地，所述可膨胀石墨涂层中含有质量百分含量为30-75％的可膨胀石墨；所述可膨胀石墨涂层的厚度为3-10μm。上述可膨胀石墨涂层在显著提高锂离子电池安全性能的前提下，基本不会影响电池的电化学性能。

本发明对可膨胀石墨的起始膨胀温度不作严格限制，可以根据实际需要合理选用具有适宜起始膨胀温度的可膨胀石墨。具体地，所述可膨胀石墨的起始膨胀温度可以为80-120℃，该起始膨胀温度能够较好地保证锂离子电池的安全性能。此外，所述可膨胀石墨的中粒径可以为10-100μm，优选为15-25μm，此时可膨胀石墨涂层既容易散热，同时不影响电池的整体制备工艺。