[发明专利]一种长循环非水电解质电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及非水电解质电池及其制备方法，特别涉及具有长循环寿命的非水电解质电池及其制备方法。

背景技术

以锂离子电池为代表的非水电解质电池，具有高电压、高能量密度、环境友好等特点，应用于电子产品、电动工具、新能源汽车等方面，给人们的日常生活带来了极大便利。锂离子电池的循环寿命是衡量其性能的重要指标，但锂离子电池对使用温度十分敏感，高温下正极材料溶解，负极SEI膜分解，电解液反应产气，电池鼓胀等因素会劣化电池循环寿命，限制了锂离子电池的进一步应用。因此开发具有长循环寿命的锂离子电池，特别是高温下具有长循环寿命的锂离子电池具有重要的现实意义。

为实现上述目的，目前已经公开的相关专利中，主要聚焦于电极材料和(或)电解液的优化，例如申请号为200910045764.1的专利公开了一种聚吡硌包覆磷酸铁锂的制备方法，提高倍率充放电能力和高温循环稳定性；申请号为201410810287.4的专利公开了一种高温循环稳定的单晶尖晶石锰酸锂制备方法；申请号为201110249692.X的专利公开了一种改善锰酸锂电池高温性能的电解液，通过添加剂使用，首次充电过程中可以在正极表面形成一层保护膜，减少电解液在正极表面分解产气，并在随后的充放电过程中，能够抑制来自正极活性物质中的Mn²⁺离子的溶解，改善电池的高温性能；申请号为201410116478.0公开了一种高温型锂电池电解液，所使用添加剂为硫酰基二丙腈。

以上专利从电池材料角度对影响循环寿命的因素进行了改善，但不同材料体系的电池所需措施不同，彼此间无法通用，因此对应的发开工作十分繁重。国外电池厂商通过设计电池结构及改进制备方法，有效提高了电池循环性能，例如专利CN1363121、CN1363122、CN101517817披露了一种堆叠的电化学电池及其制备方法，“将极片和隔膜按顺序组成阳极/隔膜/阴极，通过100℃辊筒碾压机，得到单元电池；将单元电池依次放置在连续隔膜上，单元电池间的缝隙，随隔膜卷起的厚度不断增加；放置电池后的隔膜通过100℃辊筒碾压机，使单元电池粘结在隔膜上，然后卷绕”。此方法制备得到的电池，隔膜与正负极通过“层压”方式紧密接触，并且隔膜在折叠结束后绕电池一周，所产生的压力压紧了隔膜与电极之间的面，使其保持稳定，利于提高电池的循环性能。上述专利对于电池材料体系的选择没有限制，具有良好的普适性，但也存在工序繁琐，装备复杂等不足。

发明内容

发明人通过大量实践经验发现，在常规的锂电池中，隔膜是关键的内层组件之一，隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性。而隔膜与电极之间的界面是尤为重要，电池循环过程中，由于极片膨胀收缩，电解液产气等原因，造成所述界面稳定性下降，隔膜与隔膜两侧的极片无法紧密接触，不仅导致电池的内阻升高，并且容量迅速衰减。以上现象在高温循环时更加明显，因此，需要施加压力以保持所述界面稳定，保证隔膜与电极片之间的良好接触。

为了克服现有技术存在的缺陷，解决上述技术问题，本发明提供了一种长循环寿命非水电解质电池，所述的非水电解质电池优选为锂离子电池。

具体而言，本发明提供的非水电解质电池包括电芯以及紧密包覆所述电芯外表面的形状记忆高分子材料。

本发明所述电芯是指本领域常规的电化学电芯，包括正极、负极以及将所述正、负极隔开的隔膜。优选地，所述电芯为层状结构，由至少一组正、负电极片以及多层隔膜组成。

本发明通过在电芯外表面紧密包覆一层形状记忆高分子材料，从而能够在高温下将隔膜与电极压紧，保持界面的良好接触，所得的非水电解质电池具有优异的电池高温循环性能。

为了进一步确保隔膜与电极紧密且均匀地接触，所述形状记忆高分子材料覆盖所述电芯外表面面积的100％。

本发明所述形状记忆高分子材料可以在45～100℃的温度范围内产生收缩。优选地，所述形状记忆高分子材料为反式聚异戊二烯、苯乙烯-丁二烯共聚物、交联聚乙烯、聚环氧乙烷、聚氯乙烯中的一种或多种；优选为反式聚异戊二烯、苯乙烯-丁二烯共聚物。由于电池在高温循环时，温度一般在45～100℃，在该温度范围内所述形状记忆高分子材料的收缩效果可以对内部元件产生压力作用，将隔膜和电极片压紧，避免因极片膨胀(或收缩)、产气等原因造成隔膜与极片接触不紧密，造成电池循环性能的下降。