专利名称：一种安全锂离子电池、改善方法及其阳极片的制作方法
技术领域：
本发明涉及锂离子电池技术领域，特指一种安全锂离子电池、改善方法及其阳极片的制作方法。
背景技术：
随着电子技术的不断发展，目前电子消费品和一些专业的电子设备逐步的向小型化和便携化发展，并且功能也在不断的增加，这就对电池的能量提出了越来越高的要求。另外由于环保意识的增强，对电池的环保也提出越来越高的要求。锂离子电池就是一种具有较高的能量密度和良好的环保性能的电池，其被广泛的应用于各类的便携电子设备中。锂离子电池以其高能量、高可靠性、很好的加工性和无环境污染等优点，自其问世以来一直强烈吸引着电池研究者和制造者。通常的锂离子电池是由若干个依次叠加的电池单体组成，每个单体包括相互卷绕或叠加的阴极片、隔离膜和阳极片，其中阴极片包括阴极集流体和附着在其上的、具有阴极活动物质的膜片；阳极片包括阳极集流体和附着在其上的、具有阳极活动物质的膜片。其中阴极集流体一般采用铝箔制作，阳极集流体一般采用铜箔制作，隔离膜片采用塑化、萃取等工艺制成微孔的薄膜，这样含有锂盐的有机溶剂电解质可灌入其中。将若干层电池单体形成电池芯后，在电池芯的外面包裹上包装薄膜，并向其内注入电解液，抽空、密封后形成电池。但目前锂离子电池所使用的有机电解液易燃，所以二次锂离子电池的比能量虽高，但安全性要求很高。通常制作的电池必须通过短路实验、穿钉实验、过充实验、高温实验等一系列安全测试，并且在实验中不发生着火，以保证电池在使用时，若遇到意外情况，特别是因电池内部存在的金属颗粒刺穿隔离膜而导致阴极集流体——铝箔与阳极膜相接触时，不至于发生着火的情况，从而提高产品的安全性能。见下表，这是目前我们进行短路测试的结果
在上述实验中，分别将阴极集流体、阴极膜片与阳极片中阳极集流体、阳极膜片直接接触，然后分别将测试结果记录下来。根据上述测试的结果我们发现，当阴极片中阴极集流体(铝箔)与阳极膜片之间短路时，电池的温度会快速升高，开始冒烟，产生明火。之所以产生这种现象是因为普通的锂离子电池中阴极膜片的电阻约为10389mΩ·cm2，而阳极膜片的电阻才约为143mΩ·cm2，两者相差悬殊。当铝箔与阳极膜片短路后，电阻较小，其电流量较大，导致热量产生，此时电流产生的大量的热集中于此，十分容易引起燃烧，造成电池无法通过短路测试，安全系数难以达标。
为了克服这个问题，发明人考虑到提高阳极片表面的电阻来提高其安全性。具体可采用如下三种方式1、降低石墨的导电性；2、降低导电媒介的导电性；3、在阳极表面的覆盖一层材料。而前两种方式是难以实现的，故本发明人考虑采用第三种方式。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就在于克服目前产品之缺点，提供一种具有较高安全系数的安全型锂离子电池，以防止锂离子电池在阴极片中金属集流体与阳极膜片之间短路时造成的锂离子电池出现温度骤然升高、起火等危险情况。
本发明所要解决的另一个技术问题就在于提供该安全型锂离子电池安全性能的改善方法。
本发明所要解决的第三个技术问题就在于提供该安全型锂离子电池中阳极片的制作方法。
为解决上述技术问题，本发明中安全型锂离子电池采用了如下的技术方案该电池的阳极片的表面覆盖有一层用于提高阳极片表面电阻并同时降低阳极片热传导率的材料膜层，该材料膜层采用金属氧化物。
上述的金属氧化物形成的材料膜层内形成有可容锂离子通过的孔隙。例如，该金属氧化物为以下材料的一种AL2O3、Li2O。
本发明中安全型锂离子电池改善方法所采用的技术方案如下本发明提高锂离子电池安全性的方法为提高阳极片的表面的电阻，即在锂离子电池阳极片的表面覆盖一层用于提高阳极片表面电阻并同时降低阳极片热传导率的材料膜层。
所述的材料膜层采用金属氧化物。例如金属氧化物为以下材料的一种AL2O3、Li2O。
本发明中该安全型锂离子电池阳极片的制作方法所采用的技术方案如下该阳极片制作方法包括以下步骤1、制作阳极片基体，该阳极片基体包括阳极集流体和附着在其上的、具有阳极活动物质的膜片；2、制作浆料，将金属氧化材料与溶剂以及粘合剂混合制作成浆料；3、将阳极片基体浸入浆料中或者采用涂布设备将浆料涂布在阳极片基体表面，然后干燥，令金属氧化材料在阳极片基体表面覆盖形成一层薄膜。
所述的形成于阳极片基体表面的材料膜层的金属氧化物为以下材料的一种AL2O3、Li2O。
上述制作阳极片过程中，制作浆料时将粉末状的金属氧化物与粘合剂混合，并溶于溶剂中形成浆料，其中金属氧化物与粘合剂混合质量比例为955；溶剂采用N，N-二甲基吡咯烷酮或其它有机溶剂。
本发明采用上述技术方案是提高锂离子电池阳极片的表面的电阻，这样当铝箔与阳极膜片短路后，电阻较大，其电流量较小，致使产生的热量减少，这样就可以令所制造的电池顺利通过短路测试，安全系数达标。本发明具体所采用方式是在锂离子电池阳极片的表面覆盖一层用于提高阳极片表面电阻和降低阳极热传导率的金属氧化物材料膜层。该金属氧化物在阳极片的表面形成一层膜层，以提高阳极片表面电阻和降低阳极热传导率。同时采用金属氧化物所形成的膜层，其材料内部结构具有可容锂离子通过的孔隙，不会影响电池的电化学性能。采用本发明制作的锂离子电池其安全性能较目前普通的锂离子电池具有更高的安全性。
下面结合附图对本发明作进一步的说明
图1是本发明中锂离子电池阳极片的结构示意具体实施例方式本发明是通过在阳极片的表面覆盖一层材料膜层，以提高阳极电阻，提升锂离子电池的安全性。
本发明所选择的覆盖在阳极片表面的材料为一种金属氧化物，例如采用的如下两种AL2O3、Li2O。
实施例一见图1，下面以AL2O3、为例对本发明进行说明。如上所述，本发明所采用的提高锂离子电池安全性能的方式就是提高阳极片表面的电阻和降低阳极热传导率，这样可以令锂离子电池顺利通过短路测试，提高产品的安全性能。在制作这种锂离子电池时，其他步骤与目前普通锂离子电池制作的工艺相同，所不同的是在制作阳极片时需要采用以下方法首先，制作阳极片基体。该阳极片基体包括阳极集流体11和附着在其上的、具有阳极活动物质的膜片12。阳极集流体11一般采用铜箔制作。将活性物质混合在溶剂中形成均匀浆体，并将其涂在铜箔上。待干燥后，制成阳极片基体。
其次，制作准备涂覆的浆料。将粉末状的AL2O3与粘合剂混合，并溶于溶剂中形成浆料。溶剂可采用NMP(N，N-二甲基吡咯烷酮)或其他有机溶剂。其中AL2O3与粘合剂混合质量比例为90～95∶10～5。
最后，将已制作的阳极片基体浸入浆料中进行浸蘸，接着对阳极片1进行干燥，让溶剂挥发，这样阳极片基体表面形成一层材料膜层13。干燥的温度可根据需要选择。另外，除采用浸蘸的方式以外，还可采用涂布设备将浆料涂布在铜箔表面，形成材料膜层13。
按照上述实施例制作出的阳极片1各方面的测试性能如下一、将形成由材料膜层的阳极片浸在电解液(DMC二甲基碳酸酯)中，阳极片上所形成的膜层没有出现分层现象，性能稳定。
二、测试阳极片上所形成的材料膜层的孔隙率。为了不影响锂离子电池的电化学性质，阳极片上所形成的材料膜层，其内部结构必须具有可容锂离子通过的孔隙。
测试结果(见表1)表1
由表1中的测试数据可以看出，覆盖上AL2O3膜层后的阳极片与未覆盖膜层的阳极片其在孔隙率上差别不大，覆盖膜层的阳极片没有明显对电化学性质及孔隙率造成影响，不会对锂离子电池的电化学性质造成影响。
三、测量阳极片表面电阻表2
由表2中测试数据看出，在阳极片表面覆盖一层AL2O3膜层可以明显提高阳极片表面的电阻。
实施例二下面以Li2O为例对本发明进行说明。如上所述，实施例与上述实施例的阳极片制作过程相同，同样包括以下三个步骤首先，制作阳极片基体。该阳极片基体包括阳极集流体和附着在其上的、具有阳极活动物质的膜片。
其次，制作准备涂覆的浆料。将粉末状的Li2O与粘合剂溶剂混合，并溶于溶剂中形成浆料。溶剂采用有机溶剂。其中AL2O3与粘合剂混合质量比例为90～95∶10～5。
最后，将制作的阳极片基体浸入浆料中进行浸蘸或者涂布，接着对阳极片进行干燥，让溶剂挥发，这样阳极片基体表面形成一层浆料薄膜。干燥的温度可选择在室温下干燥即可。
对本实施例制作的阳极片进行测试，其各项性能参数同样达标，没有对电池性能产生影响。
将上述两种实施例所制作的阳极片用于锂离子电池制作工艺中。同时将所制作的两种锂离子电池单体与未在阳极片上覆盖膜层的普通锂离子单体进行对比，以测试本发明在实际应用的效果。所制作锂离子电池的均按照以下表3的参数进行制作表3
电池的容量为730mAh。
其中上述三种锂离子电池单体中各自的阳极片所具备的参数信息如下表4为三种锂离子电池制作阳极片时浆料的配比参数表4
对上述A、B、C三种锂离子电池进行测试，分别测量三种锂离子电池的电化学交流阻抗、电池化成参数，老化测试。结果表明三种锂离子电池的电化学性能性能无明显差异，即在阳极片上覆盖材料膜层不会对锂离子电池的性能产生影响。
上述三种锂离子电池经过老化测试后，充电至4.2V，然后进行短路测试，即将阴极片中铝箔与阳极膜片之间短接，测量10次的结果表明，在阳极片表面覆盖由材料膜层的锂离子电池单体顺利通过全部10次测试，该材料膜层有效的提高了阳极片表面的电阻。
权利要求
1.一种安全型锂离子电池，该锂离子电池包括一电极组，电极组设有阳极片以及阴极片，其特征在于该电池中阳极片的表面覆盖有一层用于提高阳极片表面电阻和降低阳极片热传导率的材料膜层，该材料膜层采用金属氧化物。
2.根据权利要求1所述的一种安全型锂离子电池，其特征在于所述金属氧化物形成的材料膜层内形成有可容锂离子通过的孔隙。
3.根据权利要求1所述的一种安全型锂离子电池，其特征在于所述的金属氧化物为AL2O3。
4.根据权利要求1所述的一种安全型锂离子电池，其特征在于所述的金属氧化物为Li2O。
5.一种安全型锂离子电池改善方法，其特征在于提高锂离子电池安全性的方法为提高阳极片的表面的电阻，即在锂离子电池阳极片的表面覆盖一层用于提高阳极片表面电阻的材料膜层。
6.根据权利要求5所述的一种安全型锂离子电池改善方法，其特征在于所述的材料膜层采用金属氧化物。
7.根据权利要求6所述的一种安全型锂离子电池改善方法，其特征在于所述的材料膜层采用的金属氧化物为AL2O3。
8.根据权利要求6所述的一种安全型锂离子电池改善方法，其特征在于所述的材料膜层采用的金属氧化物为Li2O。
9.一种安全型锂离子电池阳极片的制作方法，其特征在于该阳极片制作方法包括以下步骤
1.制作阳极片基体，该阳极片基体包括阳极集流体和附着在其上的、具有阳极活动物质的膜片；
2.制作浆料，将金属氧化材料与溶剂混合制作成浆料；
3.将阳极片基体浸入上述浆料中或者将浆料涂布在阳极片基体表面，然后干燥，令金属氧化材料在阳极片基体表面覆盖形成一层薄膜。
10.根据权利要求9所述的一种安全型锂离子电池阳极片的制作方法，其特征在于所述的于阳极片基体形成的材料膜层采用金属氧化物为AL2O3。
11.根据权利要求9所述的一种安全型锂离子电池阳极片的制作方法，其特征在于所述的于阳极片基体形成的材料膜层采用金属氧化物为Li2O。
12.根据权利要求9所述的一种安全型锂离子电池阳极片的制作方法，其特征在于将粉末状的金属氧化物与粘合剂混合，并溶于溶剂中形成浆料，其中金属氧化物与粘合剂混合质量比例为90～95∶10～5；溶剂采用N，N-二甲基吡咯烷酮。
全文摘要
本发明涉及锂离子电池技术领域，特指一种安全的锂离子电池、改善方法及其阳极片的制作方法。本发明提高锂离子电池安全性的方法为提高阳极片的表面的电阻和降低阳极片的热传导率，即在锂离子电池阳极片的表面覆盖一层用于提高阳极片表面电阻和降低阳极片热传导率的金属氧化物材料膜层。采用本发明可提高锂离子电池阳极片的表面的电阻，这样当阴极集流体与阳极膜片短路后，电阻较大，其电流量较小，致使产生的热量减少，这样就可以令所制造的电池顺利通过短路测试，安全系数达标。同时采用金属氧化物所形成的膜层，其材料内部结构具有较好的可容锂离子通过的孔隙，不会影响电池的电化学性能。采用本发明制作的锂离子电池其安全性能较目前普通的锂离子电池具有更高的安全性。
文档编号H01M10/40GK101055925SQ20071002667
公开日2007年10月17日 申请日期2007年2月2日 优先权日2007年2月2日
发明者赵丰刚, 胡学山 申请人:东莞新能源电子科技有限公司