[发明专利]一种锂离子电池及其正极片

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种能够改善锂离子电池高温存储性能和高温循环性能的锂离子电池正极片，以及包含该正极片的锂离子电池。

背景技术

随着现代电子信息技术的不断发展，锂离子电池以其能量密度高、电压平台高、自放电率小和循环寿命长等优点，已然成为现代电子信息产品不可缺少的化学电源。

目前，锂离子电池的应用正从单个电芯过渡为多个电芯串并联，电池组已经逐渐成为目前大部分电子产品的应用主流方向，例如：在笔记本电脑中，锂离子电池一般采用三串一并或多串多并等方式；而在电动工具上，锂离子电池多串多并的方式尤为明显，而这种电池组往往都被密封在一个散热性能不好的装置内。这就导致电池组经常处于较高的环境温度下工作，电池组在高温大倍率循环过程中，电芯表面温升变得很大，容量衰减也会越来越快。这是因为高温条件下，锂离子电池内部副反应增加，例如，正极材料对电解液的氧化、靠近正极层的隔膜的氧化等都会随着温度的升高而加剧，这些副反应都会导致电芯循环性能和高温存储性能的恶化。更为严重的是，电芯还会因为在高温环境中的长期使用而胀气严重，以及因为电芯容量衰减不一致引起的电池CIM(Cell-Imbalance问题，即电池不平衡问题)，CIM问题还会使得电池组中某些电池过放到0.5V以下，负极电位上升到3.45V(vs Li⁺/Li)，导致铜集流体溶解，在充电过程中溶解的铜析出在负极上，从而引发电池的安全问题以及可循环容量的急剧减少。

目前，为了克服电芯高温循环过程中容量衰减引起的CIM问题，往往会在电芯外部引线上焊接保护装置对电芯进行高温保护，但是该装置的引入不仅增加了电芯的成本，同时也占有了电芯的尺寸空间，更重要的是，该保护装置只能监测到电芯外部环境温度，无法监测到电芯内部的温度。因此对于改善高温性能，特别是高温存储性能几乎没有任何帮助。

现有的专利文献中报道了一些技术方案，以解决电池在高温大倍率循环过程中的容量衰减快问题，例如申请号为CN201010181766.6的中国专利公开了一种高温电解液，以改善锂离子电池的高温循环性能，这种高温电解液虽然可以在一定程度上改善锂离子电池的高温循环性能，但锂离子电池的低温性能却变得更差，因此限制了其进一步的使用。

有鉴于此，确有必要提供一种能够改善锂离子电池的高温存储性能和高温循环性能而又不影响电池其他电性能的锂离子电池正极片，以及包含该正极片的锂离子电池。

发明内容

研究发现，电芯在高温高电位下的循环或存储的过程中，电芯厚度往往膨胀比较大，而膨胀可能来自于以下两个因素：一是极片颗粒与颗粒之间的接触距离增加；二是高温存储所产生的气体，而气体主要是由正极氧化产生的。以上两个因素往往存在一个因果关系，颗粒与颗粒之间的接触距离增加带来的影响是正极片电子电阻增加，正极极化相应增加，这种增加会导致高温充电过程中正极实际电位比平衡电位要低，有助于降低正极在高电位下的氧化性，因此可以抑制电芯的气体产生。

基于上述原理，本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种能够改善锂离子电池的高温存储性能和高温循环性能而又不影响电池其他电性能的锂离子电池正极片。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种锂离子电池正极片，包括正极集流体和涂覆在所述正极集流体上的正极膜片，所述正极膜片包括正极活性物质、粘接剂和导电剂，所述正极膜片还包括热可塑性树脂，所述热可塑性树脂的质量为所述正极膜片总质量的7-30wt％。由于热可塑性树脂具有热胀冷缩的性质，当电池处于高温状态下时，正极颗粒与颗粒之间的接触距离增加，使正极片的氧化性减弱，从而改善锂离子电池的高温存储性能和循环性能；而当温度从高温下回复到室温时，增加的距离将会减少，又回复到初始状态，从而电子导电性也将恢复到与初始状态一致。

若热可塑性树脂所占比例过大，则由于热可塑性树脂本身不具有导电性，会对电池的性能有较大的负面影响，且影响电池的能量密度，若热可塑性树脂所占比例过小，则其对电池的高温存储性能和循环性能的提高作用不明显。

作为本发明锂离子电池正极片的一种改进，所述热可塑性树脂为聚苯乙烯(PS)、丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)中的至少一种。这几种热可塑性树脂具有比较明显的热胀冷缩性能，能够较好的提高锂离子电池的高温存储和循环性能。

作为本发明锂离子电池正极片的一种改进，所述热可塑性树脂为聚苯乙烯(PS)。