[发明专利]电子绝缘体耐火材料及在高安全性的锂离子电池中的应用

说明书

本发明涉及一种电子绝缘体耐火材料及在高安全性的锂离子电池中的应用。锂离子电池包括：正极、隔膜和负极；正极的极片和/或负极的极片表面具有含电子绝缘体耐火材料的涂层，和/或隔膜的表面具有含电子绝缘体耐火材料的涂层形成的薄膜；电子绝缘体耐火材料包括：氧化铝、二氧化硅、氧化锌、勃母石、快离子导体Li₅La₃M1₂O₁₂、Li₇La₃M1₂O₁₂、Li_1+xAl_xM2_2‑x(PO₄)₃、Li₁₀M3P₂S₁₂、Li_10±1M4P₂X₁₂、Li₆PS₅Cl、Li_9.54Si_1.74P_1.44S_11.7Cl_0.3、Li_3.25Ge_0.25P_0.75S₄、Li₃PS₄、Li₄GeS₄、Li₆A1La₂M5₂O₁₂、Li_5.5La₃M6_1.75A2_0.25O₁₂、Li₇La₃Zr₂O₁₂、Li_7.06M7₃Y_0.06Zr_1.94O₁₂、Li_6.5La₃Zr_1.75Te_0.25O₁₂中的至少一种。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，尤其涉及一种电子绝缘体耐火材料及在高安全性的锂离子电池中的应用。

背景技术

过去150年的整体电池技术进步主要推动了能量密度的提高，从1850年代的铅酸电池、1890年代的镍镉电池和1960年代的镍金属氢化物电池一直到今天的锂离子电池。在当前的锂离子电池时代，全球电动汽车市场高速增长，人们对更高能量密度、更安全电池性能和更长电动汽车行驶里程的需求不断增长。随着便携式电子产品和电动汽车热失控事故的频繁发生，更安全的锂离子电池已经成了业内最为迫切的需求。根据市场趋势，预计安全性仍可能成为未来锂离子电池在寻求可接受的整体性能和成本折衷方案的制约因素。

业内的研究主要集中在隔膜的改进上，因为隔膜在所有电池中对安全性能都起着关键作用。它们的主要功能是将正极和负极分开以防止电路短路，同时允许离子的快速传输在电化学电池中电路所需的电荷载流子。隔膜材料应该是非常好的电子绝缘体并具有传导离子的能力。从材料方面考虑，目前市场上商业化的聚烯烃有机隔膜的熔点区间处于135℃-165℃，难以耐受较高温度的高温环境。从工艺方面考虑，传统的单拉取向隔膜通常仅在一个方向上具有高强度，而双拉取向隔膜虽然在纵向(MD)和横向(TD)两个方向上的强度都相对较高，但实际上，双拉取向隔膜实质上没有提供性能优势，双拉取向隔膜往往会引入TD收缩，这种TD收缩，在升高的温度下可以让正负电极接触彼此引发安全隐患(Pankaj Aroraand Zhengming(John)Zhang.BatterySeparators.Chem.Rev.2004,104,4419-4462)。

有鉴于上述的缺陷，申请人积极加以研究创新，以期创设一种安全的锂离子电池，使其更具有电池产业化上的利用价值。

发明内容