一种电池的制作方法

文档序号:10728139阅读:574来源:国知局
一种电池的制作方法
【专利摘要】本申请涉及电池技术领域,具体涉及电池,所述电池的正极片、负极片和隔离膜中的至少一个的表面上设有阻燃涂层,所述阻燃涂层中含有氮系阻燃剂、无机氢氧化物阻燃剂和粘结剂;氮系阻燃剂和无机氢氧化物阻燃剂可以发挥协效阻燃作用,具体表现在二者可以实现分解温度的区间互补,无机氢氧化物阻燃剂在较低的温度200~340℃下分解,而氮系阻燃剂在>400℃的较高温度下分解,两者共同存在,在分解温度区间上达到了互补,起到了协同效果,可有提高电池的安全性能。
【专利说明】
-种电池
技术领域
[0001] 本申请设及电池技术领域,具体设及一种电池。
【背景技术】
[0002] 电池具有能量密度高、无记忆效应等优点,广泛应用于电子设备、电动汽车等领 域。但电池的安全性能是限制其进一步应用的主要因素之一。为提升其安全性能,对包括安 全涂层在内的多种安全方案均进行了研究。安全涂层的概念是指在电池的正极、负极或者 隔离膜表面涂覆一层绝缘物,如氧化侣、氧化娃、氧化错、氮化娃及近年来兴起的氨氧化侣、 氨氧化儀等。其原理在于提高极片电阻或隔离膜机械性能,目的是通过降低电流大小或减 少短路面积来实现安全性能的提高。运些安全涂层在电池的应用起到了一定的效果,但是 运些常规的无机颗粒在应用到大容量电忍尤其是动力电忍中时无法有效抑制电流的快速 增大和溫度上升,容易造成热失控和着火现象。
[0003] 鉴于此,特提出本申请,W更有效地改善电池在极端情况下的安全性能。

【发明内容】

[0004] 本申请的设及一种电池,可有效地改善电池在极端情况下的安全性能。
[0005] 本申请的具体技术方案为:
[0006] 本申请设及一种电池,包括正极片、负极片和间隔设置于正极片和负极片之间的 隔离膜;其特征在于,所述正极片、负极片和隔离膜中的至少一个的表面上设有阻燃涂层, 所述阻燃涂层中含有氮系阻燃剂、无机氨氧化物阻燃剂和粘结剂。
[0007] 优选的,所述氮系阻燃剂选自=聚氯胺、=聚氯胺聚憐酸盐、=聚氯胺氯尿酸盐中 的至少一种。
[000引优选的,其特征在于,所述无机氨氧化物阻燃剂选自氨氧化侣、氨氧化儀、W及层 状双氨氧化物MgxAly(OH)2x+3y中的至少一种,其中,x+y=l,0<x<l,0<5<l。
[0009] 优选的,所述粘结剂选自聚四氣乙締、聚偏氣乙締、下苯乳胶、丙締腊多元共聚物 (LA133)、聚丙締酸、聚乙締醇中的至少一种。
[0010] 优选的,所述氮系阻燃剂和无机氨氧化物阻燃剂的粒径为0.1~4.0皿。
[0011] 优选的,所述氮系阻燃剂和无机氨氧化物阻燃剂的粒径为0.7~3.0M1。
[0012] 优选的,所述粘结剂在所述阻燃涂层中的质量含量为0.1~15%,更优选为8~ 10%。
[001引优选的,所述氮系阻燃剂和无机氨氧化物阻燃剂的质量之比为1.5~8:1.5~8,更 优选为3~6:3~6。
[0014] 优选的,所述阻燃涂层的厚度为0.3~10皿,更优选3~祉m。
[0015] 本申请还设及一种含有前任一所述的阻燃涂层的正极片、负极片或隔离膜的制备 方法,包括W下步骤:
[0016] (1)取所述无机氨氧化物阻燃剂与去离子水,在真空条件下揽拌;其中,所述无机 氨氧化物阻燃剂和去离子水的质量之比为10~30:90~70;
[0017] (2)加入所述氮系阻燃剂,揽拌混合;
[0018] (3)加入所述粘结剂,揽拌混合,且揽拌转速和揽拌时间均大于步骤(1)和步骤(2) 中所述揽拌的揽拌转速和揽拌时间;优选的,加入所述粘结剂为加入含有15~45wt%所述 粘结剂的乳液或溶液;
[0019] (4)降低揽拌转速,真空环境下继续揽拌后关闭真空,气压平衡后将制得的浆料过 滤备用;
[0020] (5)将过滤后的浆料均匀涂布在正极片、负极片或隔离膜的表面上,然后烘干得到 含有阻燃涂层的正极片、负极片或隔离膜。
[0021] 本申请提供的技术方案可W达到W下有益效果:
[0022] 本申请在正极片、负极片和隔离膜中的至少一个的表面上设有阻燃涂层,该阻燃 涂层中,通过将氮系阻燃剂和无机氨氧化物阻燃剂复配,可W发挥协效阻燃作用,具体表现 在二者可W实现分解溫度的区间互补,无机氨氧化物在200~340°C的较低溫度下分解,而 氮系阻燃剂在>400°C的较高溫度下分解。两者共同存在,在分解溫度区间上达到了互补, 起到了协同效果,可有效降低过热状态下的电池溫度,从而更有效地改善电池在极端情况 下的安全性能。
【附图说明】
[0023] 图1为本申请实施例的含有阻燃涂层的正极片或负极片;
[0024] 图2为本申请实施例的含有阻燃涂层的隔离膜;
[00巧]附图标记,
[0026] 1-集流体;
[0027] 2-活性物质层;
[00巧]3-阻燃涂层;
[0029] 4-隔离膜。
【具体实施方式】
[0030] 为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例及附图, 对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施 例,而不是全部的实施例。基于本申请提供的技术方案及所给出的实施例,本领域技术人员 在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
[0031] 本申请一种电池,包括正极片、负极片和间隔设置于正极片和负极片之间的隔离 膜;所述正极片、负极片和隔离膜中的至少一个的表面上设有阻燃涂层,所述阻燃涂层中含 有氮系阻燃剂、无机氨氧化物阻燃剂和粘结剂。
[0032] 氮系阻燃剂和无机氨氧化物阻燃剂可W发挥协效阻燃作用,具体表现在二者可W 实现分解溫度的区间互补,无机氨氧化物阻燃剂在200~340°C的较低溫度下分解,而氮系 阻燃剂在>400°C的较高溫度下分解。两者共同存在,在分解溫度区间上达到了互补,起到 了协同效果,可有效降低过热状态下的电池溫度。
[0033] 此外,短路发生时,阻燃涂层还可起到增加电池电阻、减小短路电流的效果;氮系 阻燃剂受热分解,产生不可燃烧的气体组分如水蒸汽、氨气、氮气等,将电池内部的热量带 出的同时稀释电池周围的氧气浓度,降低着火几率。从而,可W有效改善电池的热失控。同 时,大规模化生产的阻燃材料及简单的涂层构成使得本申请技术方案的应用成本较低。
[0034] 需要说明的是,上述正极片、负极片和隔离膜中的至少一个的表面上设有阻燃涂 层,是指在同一电池中的正极片、负极片和隔离膜=者中的任意之一、之二或=者的表面设 有前述的阻燃涂层,且本申请所述的表面可W是正极片、负极片或隔离膜的一面或两面。例 如,隔离膜的两面上设有阻燃涂层,正极片、负极片上不设阻燃涂层;或者,正极片的两面设 有阻燃涂层,负极片、隔离膜上不设阻燃涂层;或者,负极片的两面设有阻燃涂层,正极片、 隔离膜上不设阻燃涂层;或者,仅在正极片与隔离膜相邻的一面上设有阻燃涂层;或者,仅 在负极片与隔离膜相邻的一面上设有阻燃涂层;或者,隔离膜的两面、正极片与隔离膜相邻 的一面W及负极片与隔离膜相邻的一面均设有阻燃涂层,W及其它组合方式。
[0035] 作为本申请电池的一种改进,氮系阻燃剂选自=聚氯胺(C3也N6)、=聚氯胺聚憐酸 盐化0( C3出鮮〇3 )nH)、立聚氯胺氯尿酸盐(Cs曲N903 )中的至少一种;优选立聚氯胺。
[0036] 其中,氮系阻燃剂,如=聚氯胺等,分解溫度可与无机氨氧化物阻燃剂的分解溫度 互补,能够保证在相当大的溫度范围内起到吸热的效果,此外,氮系阻燃剂分解产生的不可 燃气体还可W有效稀释电池周围的氧气浓度,进一步降低着火概率,再次提高电池的安全 性能。
[0037] 作为本申请电池的一种改进,无机氨氧化物阻燃剂选自氨氧化侣(A1(0H)3)、氨氧 化儀(Mg(0H)2)、W及层状双金属氨氧化物MgxAly(OH)2x+3冲的至少一种,其中,x+y=l,0<x< 1,〇<y<l;优选氨氧化侣无机氨氧化物阻燃剂。
[0038] 其中,氨氧化侣、氨氧化儀或氨氧化侣和氨氧化儀的层状双金属氨氧化物,与传统 的氧化侣和氧化儀相比,不仅具有低溫吸热分解的效果,保证较大的低溫吸热分解溫度范 围,还可W对隔离膜起到"骨架"的作用,进一步提高电池的安全性能。
[0039] 优选的,所述粘结剂选自聚四氣乙締(Tef Ion或PTFE)、聚偏氣乙締(PVDF)、下苯乳 胶(SBR)、丙締腊多元共聚物(LA133)、聚丙締酸(PAA)、聚乙締醇(PVA)中的至少一种。
[0040] 作为本申请电池的一种改进,阻燃涂层中含有的氮系阻燃剂和无机氨氧化物阻燃 剂的粒径为0.1~4.0皿,优选为0.7~3.0皿。
[0041] 作为本申请电池的一种较佳实施方案,本申请阻燃涂层使用氨氧化侣和=聚氯胺 的混合物作为阻燃材料。
[0042] 作为本申请电池的一种改进,所述粘结剂在所述阻燃涂层中的质量含量为0.1~ 15%,优选为8~10%。
[0043] 作为本申请电池的一种改进,所述氮系阻燃剂和无机氨氧化物阻燃剂的质量之比 为1.5~8:1.5~8,优选为3~6:3~6。
[0044] 作为本申请电池的一种改进,本申请阻燃涂层的厚度为0.3~10皿,优选3~8皿。 厚度太薄将达不到阻燃效果,厚度太厚将影响电池的电化学性能。
[0045] 一般,正极片包括正极集流体和设在正极集流体上的正极活性物质层,负极片包 括负极集流体和设置在负极集流体上的负极活性物质层;正极片的表面上设有阻燃涂层是 指阻燃涂层设在正极活性物质层上;负极片的表面上设有阻燃涂层是指阻燃涂层设在负极 活性物质层上。
[0046] 本申请还提供一种正极片,包括正极集流体和设在正极集流体上的正极活性物质 层,正极活性物质层上设有前述的阻燃涂层。
[0047] 本申请还提供一种负极片,包括负极集流体和设在负极集流体上的负极活性物质 层,负极活性物质层上设有前述的阻燃涂层。
[0048] 本申请进而还提供一种隔离膜,所述隔离膜为单层膜或多层膜,在所述隔离膜表 面上涂覆有前述的阻燃涂层。
[0049] 较佳的,本申请隔离膜材料选自聚乙締和聚丙締。
[0050] 本申请还提供上述含有阻燃涂层的正极片、负极片或隔离膜的制备方法,包括W 下步骤:
[0051] (1)取无机氨氧化物阻燃剂与去离子水,在真空条件下揽拌;其中,所述无机氨氧 化物阻燃剂和去离子水的质量之比为10~30:90~70;
[0052] (2)加入氮系阻燃剂,揽拌混合;
[0053] (3)加入所述粘结剂,揽拌混合,且揽拌转速和揽拌时间均大于步骤(1)和步骤(2) 中所述揽拌的揽拌转速和揽拌时间;优选的,加入所述粘结剂为加入含有15~45wt%所述 粘结剂的乳液或溶液;
[0054] (4)降低揽拌转速,真空环境下继续揽拌后关闭真空,气压平衡后将制得的浆料过 滤备用;
[0055] (5)将过滤后的浆料均匀涂布在正极片、负极片或隔离膜的表面上,然后烘干得到 含有阻燃涂层的正极片、负极片或隔离膜。
[0056] 作为一种较佳的实施方案,步骤(1)中,所述揽拌的揽拌转速为大于lOOOr/min;揽 拌时间为0.1~1小时。
[0057] 作为一种较佳的实施方案,步骤(2)中,所述揽拌的揽拌转速为大于lOOOr/min;揽 拌时间为0.1~1小时。
[0058] 作为一种较佳的实施方案,步骤(3)中,加入含有30wt%所述粘结剂的乳液或溶 液。
[0059] 作为一种较佳的实施方案,步骤(3)中,揽拌转速大于1500r/min,揽拌时间为1~3 小时;且揽拌的混合料的粘度控制在100~40化Si。
[0060] 作为一种较佳的实施方案,步骤(4)中,揽拌转速降至5(K)r/min W下,继续揽拌0.5 ~1小时。所述过滤优选选用200目筛。
[0061] 作为一种较佳的实施方案,步骤(5)中,所述涂布的速度为4~40m/min。
[0062] W上步骤中无机氨氧化物阻燃剂的优先加入可W保证浆料粘度控制在较低的范 围内,W方便后续的氮系阻燃剂加入,避免动力浪费。粘结剂加入后的揽拌转速必须高于前 面步骤中仅有阻燃剂时候的揽拌转速,且揽拌时间相应延长,目的是为了将浆料揽拌充分, 获得混合更均匀的浆料,从而更好地发挥两种阻燃剂的协同阻燃效果,提高正极片、负极片 W及隔离膜阻燃涂层的安全性。步骤(4)中采用真空低速揽拌是为了将之前高速揽拌下带 入的空气抽走,避免涂布过程出现大量气泡,从而获得更均一的涂层,提高阻燃效果。
[0063] W下通过具体的实施例对本申请技术方案及效果进行示例性说明:
[0064] 制备电解液:取质量比为50:50的EC: PC作为电解液的混合非水溶剂,然后加入六 氣憐酸裡化iPFs),形成六氣憐酸裡化iPFs)浓度为Imol/L的电解液;
[0065] 审恪负极片:将97wt%的石墨作为负极活性材料、2wt%聚偏氣乙締(PVDF)作为粘 结剂和Iwt%的碳黑作为导电剂添加到N-甲基化咯烧酬(NMP)溶剂中混合,得到均匀分散的 黑色浆料。将该黑色浆料通过漉涂、凹版印刷或喷涂的方式涂覆在厚度为祉m的Cu锥的两侧 表面上,干燥后在两面上分别形成厚度60WI1的负极活性物质层,即可获得电池的负极片。
[0066] 审恪正极片:将96wt%的LiCo〇2作为正极活性材料、2wt%聚偏氣乙締(PVDF)作为 粘结剂和%的Super-P作为导电剂添加到N-甲基化咯烧酬(NMP)溶剂中混合,得到均匀 分散的黑色正极活性材料浆料。将该黑色浆料通过漉涂、凹版印刷或喷涂的方式涂到厚度 为12WI1的集流体两侧表面上,干燥后在两面上分别形成厚度为60WI1的正极活性物质层,即 获得电池的正极片。
[0067] 制备含有阻燃涂层的正极片或负极片:(1)在同时具有真空、高速、行星功能的揽 拌设备中加入去离子水和粒度为0.7~3. Oiim的无机氨氧化物阻燃剂,去离子水与无机氨氧 化物阻燃剂质量比8: 2,高速揽拌(转速大于1000r/min)l小时;(2)之后加入粒度为0.1~ 3.0Ml的氮系阻燃剂,高速揽拌(转速大于1000r/min)l小时;(3)加粘结剂(预先配制成 30wt%的乳液),高速揽拌(转速大于1500r/min)2小时,期间通过调节去离子水后续加入量 控制粘度在100~4(K)psi之间;(4)降低转速至5(K)r/minW下,真空环境下揽拌0.5~1小时 后关闭真空,气压平衡后将浆料过200目筛备用;(5)通过漉涂、凹版印刷或喷涂的方式均匀 涂覆在前述制得的正极片或负极片的两面上,涂布速度控制在4~40m/min,烘干获得具有 阻燃涂层的正极片或负极片,如图1所示。
[0068] 隔离膜:单层聚乙締隔离膜;
[0069] 制作电池:将上述制备的电池正极片、负极片经过冷压、切边、裁片、分条、焊极耳 等工序,与聚乙締隔离膜(PE)-起经过卷绕工艺制作成厚度为4.2mm,宽度为34mm、长度为 82mm的二次电池,再于真空下75°C中烘烤10小时,注入电解液、静置24小时后,用0.1 C (160mA)的恒定电流充电至4.2V,然后W4.2V恒压充电至电流下降到0.05C(80mA),然后W 0.1 C(160mA)的恒定电流放电至3. OV,重复2次充放电,最后再W0.1C(160mA)的恒定电流将 电池充电至3.85V,完成电池的制作。
[0070] 按照上述方法制备Pl~Pio的正极片、Nl~Nio的负极片W及P1'~P4'的正极片、 N1'~M'的负极片,不同之处如表1所示。
[0071] 表1不同极片的制备
[0072]
[0073] 其中,正极片PI'、负极片Nl'不含有阻燃涂层;正极片?2'、?3'^及负极片肥'、^' 的阻燃涂层中仅含有氨氧化侣和粘结剂;正极片P4'、负极片N4'的阻燃涂层中仅含有S聚 氯胺和粘结剂。
[0074] 取上述制得的正极片、负极片W及不含有阻燃涂层的隔离膜制成实施例电池1#~ 24#W及对比例电池1'#~7'#,电池的组合方式如表2所示;将制得的电池进行针刺测试和 热箱测试;测试条件如下,测试结果如表3所示。
[0075] 表2实施例电池1#~24# W及对比例电池1' #~7 '#的极片组合方式
[0076]

L〇〇77」针刺测试:采用直程为3mm的钢针,针刺速度为80mm/s,穿透整个电池,来观察电池 是否燃烧或爆炸;有燃烧或爆炸情况的记为NG,无燃烧无爆炸记为OK;
[0078]热箱测试:将电池放置于150°C的热箱中,恒溫下保持2小时,来观察电池是否燃烧 或爆炸;有燃烧或爆炸情况的记为NG,无燃烧无爆炸记为OK;
[0079 ] 表3电池 1 #~24# W及电池 1' #~7 '#的针刺测试和热箱测试结果
[0080]
[0081]
[0082] 根据表1~3,分析可见:
[0083] 不含有本申请阻燃涂层的电池,电池安全性能极差;将无机氨氧化物阻燃剂和氮 系阻燃剂组合使用制作极片的阻燃涂层,在安全测试中涂层的存在起到提高电阻、降低电 流的效果,此外当溫度提高到200°C左右时即可受热发生分解,到400°C附近时氮系阻燃剂 又开始分解,两种材料的运种溫度区间的互补比单独的阻燃剂材料效果更佳。两种材料受 热分解产生的大量水蒸汽、氨气、氮气等不燃性气体冲出电忍,稀释了电忍周围的氧气浓 度,进一步降低了燃烧的几率,从而获得了较高的安全性能。
[0084] 研究还发现,从安全性能上考虑,在阻燃涂层厚度相近的情况下,即单一极片(正 极片或负极片)上的阻燃涂层总厚度与两种极片的阻燃涂层总厚度相近,单一极片(正极片 或负极片)上涂覆阻燃涂层的效果并没有两种极片上都涂覆阻燃涂层好。
[0085] 使用氨氧化儀的阻燃涂层,相比于氨氧化侣,无机氨氧化物种类的改变对总体吸 热量而言并没有较大影响,但是由于氨氧化儀的分解溫度比氨氧化侣高出了 l〇〇°C左右,对 于电忍热失控的控制稍弱,在提高安全性能的效果上不如氨氧化侣。
[0086] 使用传统的陶瓷氧化侣作为涂层材料,虽然具有增加极片电阻,降低短路电流的 作用,但是并不具有其他阻燃效果,体现在安全测试上的结果也较差。
[0087] 单独使用氨氧化侣作为阻燃涂层材料,由于只在较低溫度下具有受热分解吸热的 功能,体现在结果上比同时使用氨氧化侣和氮系阻燃剂的阻燃涂层较差。
[0088] 单独使用=聚氯胺作为安全涂层材料,在较高溫度下产气较多,能够有效抑制燃 烧。但是较低溫度下阻燃性能的缺乏使得电忍的热积累时间更长,热失控更为剧烈,使得无 法有效提升电忍安全性能。
[0089] 由于电池的着火机制,决定了负极的热积累及溫度升高会比正极更早发生,但是 溫度值没有正极片溫度高。因此在进行阻燃涂层的设计时,负极片上的涂层材料其分解溫 度或作用溫度要尽可能低一些,或者说该类材料的含量需要多一些,如氨氧化侣及氨氧化 儀的使用。而正极片上的涂层材料可W适当多放置分解溫度高的材料,如=聚氯胺的放置。
[0090] 因此,正极片、负极片上阻燃涂层是需要根据两种极片的特点分别设计的,需要使 用不同比例的材料配比,达到最优的阻燃效果。
[0091] 制备含有阻燃涂层的隔离膜:(1)在同时具有真空、高速、行星功能的揽拌设备中 加入去离子水和粒度为0.7~3. Oiim的无机氨氧化物阻燃剂,去离子水与无机氨氧化物阻燃 剂质量比8:2,高速揽拌(转速大于1000r/min)l小时;(2)之后加入粒度为0.1~3.Owii的氮 系阻燃剂,高速揽拌(转速大于l〇〇〇r/min)l小时;(3)加粘结剂(预先配制成30wt%的乳 液),高速揽拌(转速大于1500r/min)2小时,期间通过调节去离子水后续加入量控制粘度在 100~4(K)psi之间;(4)降低转速至5(K)r/minW下,真空环境下揽拌0.5~1小时后关闭真空, 气压平衡后将浆料过200目筛备用;(5)通过漉涂、凹版印刷或喷涂的方式均匀涂覆在单层 聚乙締隔离膜的正反两面上,涂布速度控制在4~40m/min,烘干获得具有阻燃涂层的隔离 膜,如图2所示。
[0092] 按前述制备方法,制备含有阻燃涂层的隔离膜;获得Sl~sio、sr~S3'的隔离膜, 各隔离膜不同之处如表4中所示。
[0093] 表4隔离腸的制备
[0094]
[0095] 其中,Sr为不含有阻燃涂层的隔离膜;S2'的阻燃涂层中仅含有粘结剂;S3'的阻 燃涂层中为氨氧化侣和粘结剂SBR,不含有其它阻燃剂;S4'的阻燃涂层中为=聚氯胺和粘 结剂SBR,不含有其它阻燃剂。
[0096] 取前述不含有阻燃涂层的正极片、负极片与上述隔离膜,按照前述的方法制备成 实施例电池25#~W及对比例电池8' #~11' #,进行针刺测试和热箱测试;测试条件同 上,测试结果如表5所示。
[0097] 棄R由如IWH~9/LH巧由如~n 朴击||細||神未n执猫細||神结軍 [009引
[0099]
[0100] 结合表4和表5分析可知,
[0101] 对于使用含有本申请阻燃涂层隔离膜的电池,由于涂层中氮系阻燃剂和无机氨氧 化物阻燃剂在分解溫度上的互补作用,相比于不含有阻燃涂层的电池,电池的安全性能显 著提高。
[0102] 比较可知,相同条件下,=聚氯胺与无机氨氧化物的互补性要比=聚氯胺聚憐酸 盐聚氯胺混合物及=聚氯胺聚憐酸盐的效果更佳,运是由于=聚氯胺聚憐酸盐的分解 溫度更高。
[0103] 而粘结剂的种类改变并不会对阻燃涂层造成较大影响。
[0104] 当阻燃涂层中粘结剂的用量下降,阻燃剂的用量提高,对于阻燃涂层的粘附效果 会造成一定减弱,但是对于其阻燃性能影响较低。
[0105] 将阻燃涂层的厚度从祉m降低至3皿,阻燃材料的含量降低了超过一半,运对于其 阻燃性能的不利影响较大。
[0106] 而对于仅含有无机氨氧化物的阻燃涂层的隔离膜,虽然也可W吸热、产生水蒸气, 具有阻燃效果,但是高溫下阻燃性能的缺失使得对应样品通过概率变低。
[0107] 而对于单独使用氮系阻燃剂阻燃涂层的隔离膜,在高溫下能够分解吸热,产生大 量不可燃气体,但是较低溫度下没有对应的吸热措施,导致电忍样品较容易失控,通过概率 进一步降低。
[0108] 将前述含有阻燃涂层的正极片、负极片、隔离膜,W及前述不含有阻燃涂层的正极 片、负极片、隔离膜,按前述方法对应组装成电池35#~43#,组合方式及进行针刺测试和热 箱测试的测试结果如表6中所示。
[0109] 表6电池35#~43#的针刺测试和热箱测试结果 rniini
[0111] 由表6可知,含阻燃涂层的隔离膜与含阻燃涂层的极片搭配使用会大幅提高电池 的安全性能。
[0112] 负极片和隔离膜上涂覆只含氨氧化儀和=聚氯胺(接近1:1)的阻燃涂层,由于起 始分解溫度高,所W对安全性能的提升比较有限。负极片上阻燃涂层中吸热阻燃剂含量较 低,搭配隔离膜上阻燃涂层吸热材料为氨氧化儀时,由于相比于氨氧化侣吸热溫度更高,不 如使用氨氧化侣时的阻燃效果。当隔离膜、负极片至少其一的阻燃涂层中含有氨氧化侣时 效果显著。由于隔离膜的涂层厚度较厚,单独使用时效果已经比较显著,与含有阻燃涂层的 正极片、负极片搭配使用,一般效果会更佳。
[0113] 本申请虽然W较佳实施例公开如上,但并不是用来限定权利要求,任何本领域技 术人员在不脱离本申请构思的前提下,都可W做出若干可能的变动和修改,因此本申请的 保护范围应当W本申请权利要求所界定的范围为准。
【主权项】
1. 一种电池,包括正极片、负极片和间隔设置于正极片和负极片之间的隔离膜;其特征 在于,所述正极片、负极片和隔离膜中的至少一个的表面上设有阻燃涂层,所述阻燃涂层中 含有氮系阻燃剂、无机氢氧化物阻燃剂和粘结剂。2. 根据权利要求1所述的电池,其特征在于,所述氮系阻燃剂选自三聚氰胺、三聚氰胺 聚磷酸盐、三聚氰胺氰尿酸盐中的至少一种。3. 根据权利要求1所述的电池,其特征在于,所述无机氢氧化物阻燃剂选自氢氧化铝、 氢氧化镁、以及层状双氢氧化物MgxAly (OH) 2X+3y中的至少一种,其中,x+y = 1,0〈x〈 1,0〈y〈 1。4. 根据权利要求1所述的电池,其特征在于,所述粘结剂选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、 丁苯乳胶、丙烯腈多元共聚物、聚丙烯酸、聚乙烯醇中的至少一种。5. 根据权利要求1所述的电池,其特征在于,所述氮系阻燃剂和无机氢氧化物阻燃剂的 粒径为0.1~4.0μηι。6. 根据权利要求5所述的电池,其特征在于,所述氮系阻燃剂和无机氢氧化物阻燃剂的 粒径为0.7~3.0μπι。7. 根据权利要求1所述的电池,其特征在于,所述粘结剂在所述阻燃涂层中的质量含量 为0.1~15%,优选为8~10%。8. 根据权利要求1所述的电池,其特征在于,所述氮系阻燃剂和无机氢氧化物阻燃剂的 质量之比为1.5~8:1.5~8,优选为3~6:3~6。9. 根据权利要求1所述的电池,其特征在于,所述阻燃涂层的厚度为0.3~ΙΟμπι,优选3 ~8μπι〇10. -种含有权利要求1~9任一所述的阻燃涂层的正极片、负极片或隔离膜的制备方 法,其特征在于,包括以下步骤: (1) 取所述无机氢氧化物阻燃剂与去离子水,在真空条件下搅拌;其中,所述无机氢氧 化物阻燃剂和去离子水的质量之比为10~30:90~70; (2) 加入所述氮系阻燃剂,搅拌混合; (3) 加入所述粘结剂,搅拌混合,且搅拌转速和搅拌时间均大于步骤(1)和步骤(2)中所 述搅拌的搅拌转速和搅拌时间;优选的,加入所述粘结剂为加入含有15~45wt %所述粘结 剂的乳液或溶液; (4) 降低搅拌转速,真空环境下继续搅拌后关闭真空,气压平衡后将制得的浆料过滤备 用; (5) 将过滤后的浆料均匀涂布在正极片、负极片或隔离膜的表面上,然后烘干得到含有 阻燃涂层的正极片、负极片或隔离膜。
【文档编号】H01M10/058GK106099227SQ201610726296
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月26日
【发明人】刘阳, 宋晋阳, 李强, 艾邓均, 闫传苗
【申请人】宁德时代新能源科技股份有限公司
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