专利名称：一种提高锂离子电池安全性和循环性的化学方法
技术领域：
本发明涉及锂离子电池技术领域，特别是提供了一种提高锂离子电池安全性和循 环性的化学方法。
背景技术：
由于能源和环境的双重压力，研究开发环境友好的清洁能源已是迫在眉睫。锂离 子电池因其在无污染性、高功率密度，高电压以及无记忆效应等方面的优势而备受各国研 发人员和政府的青睐。各国政府相继投巨资来研究锂离子电池产业化的各个环节因素，并 取得了丰硕的成果，使得锂离子电池的应用范围得到进一步扩大。目前，电动车用锂离子电 池的研发仍牵动着各国政府及研发机构的神经，其存在的问题还需进一步的解决。其中，安全性和寿命问题是锂离子电池要普遍使用化所必须解决的两个主要问 题，它们的解决将极大的增强人们对锂电池的信赖，降低电池的成本，从而使电动汽车的广 泛使用成为可能。目前，在锂离子电池安全性和寿命方面所作的工作主要有正、负极新型材料的研 究、功能型电解液的开发、活化工艺的优化以及电池结构的改进等等。另外，对电池极片进 行涂膜处理也吸引了研发人员的深入探讨，如发明专利CN1838468A采用延流法在负极极 片上涂一层无机粒子混合膜，制得电池的首次充放电容量可以达到142mAh/g(正极材料为 LiCoO2)，容量衰减率为0.4%。；戈明亮等人(合成材料老化与应用，2007，36 (7) :31-36)详 细说明了最近聚合物电解质膜的发展以及趋势。然而，目前给锂离子电池极片涂膜工艺还存在很多有待解决的问题，如设备的适 应性、涂膜的厚度及孔隙的控制、易用性等，产业化应用的工艺目前还没有。
发明内容
针对上述涂膜工艺所存在的问题，本发明提供一种通过在极片上涂膜来提高锂离 子电池安全性和循环性的化学方法。本发明提高锂离子电池安全性和循环性的化学方法，其通过在正极或者负极或者 双电极表面涂膜来实现，其中涂膜所采用的浆料由以下成分混合制得乙酸甲酯、聚偏氟乙烯一六氟丙烯、二氧化硅、二乙基碳酸酯、正丁醇、二甲基亚砜。通过对负极进行涂膜，使得在循环过程中负极活性物质——石墨不至于结构塌 陷，而且有利于负极表面SEI膜的稳定，这种方法大大提高了锂离子电池的安全性和循环 性能。该方法操作方便，对环境友好，能够在常温状态下得到厚度均勻的薄膜，并方便用于 商业化生产。通过对正极涂膜，可以在一定程度上抑制正极容量的衰减。构成上述浆料的各种物质所占质量份数可以为乙酸甲酯60 70 %、二氧化硅 1 2 %、二乙基碳酸酯10 15 %、正丁醇7 10 %、二甲基亚砜3 10 %，聚偏氟乙烯一六 氟丙烯为3% -19%。
上述涂膜可以通过如下工艺来实施将浆料放入涂膜机上，对已辊压过的负极极 片进行涂膜，然后在40 60°C水蒸汽环境下保持2 5分钟，随后在120 150°C下烘烤 3 5分钟。本发明的有益效果是涂膜的介电常数在8. 4以上、孔隙大小在0. 03 0. 12 μ m 左右，并且孔隙率在45%左右，可以保证良好的锂离子穿透性，通过对正极涂膜，可以在 一定程度上抑制正极容量的衰减。通过对负极进行涂膜，使得在循环过程中负极活性物 质——石墨不至于结构塌陷，而且有利于负极表面SEI膜的稳定，负极在进行循环的过程中 得到了有效的保护，提高了锂离子电池的安全性和循环性能。该方法简单易行、操作方便， 对环境友好，能够在常温状态下得到厚度均勻的薄膜，并方便用于商业化生产。
具体实施例方式为了更好地理解本发明，下面结合实例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅 仅局限于下面的实施例。实施例一1)配料按乙酸甲酯、聚偏氟乙烯一六氟丙烯、二氧化硅、二乙基碳酸酯、正丁醇、 二甲基亚砜各原料所占质量份数为乙酸甲酯60%、二氧化硅1.5%、二乙基碳酸酯12%、 正丁醇7%、二甲基亚砜3%，选取乙酸甲酯、聚偏氟乙烯一六氟丙烯、二氧化硅、二乙基碳 酸酯、正丁醇、二甲基亚砜，将乙酸甲酯、聚偏氟乙烯一六氟丙烯、二氧化硅、二乙基碳酸酯、 正丁醇、二甲基亚砜分散混合，得到混合浆料；2)将混合浆料放入涂膜机上，对以进行辊压过的负极进行涂膜。先进行40°C水蒸 气环境下2分钟，随后在125°C烘烤5分钟，得到涂膜处理过的负极极片。3)将负极极片高温烘箱内，搁置M小时以上，随后分切，得到成品。实施例二1)配料按乙酸甲酯、聚偏氟乙烯一六氟丙烯、二氧化硅、二乙基碳酸酯、正丁醇、 二甲基亚砜各原料所占质量份数为乙酸甲酯70 %、二氧化硅2 %、二乙基碳酸酯10 %、正 丁醇10%、二甲基亚砜4%，选取乙酸甲酯、聚偏氟乙烯一六氟丙烯、二氧化硅、二乙基碳酸 酯、正丁醇、二甲基亚砜，将乙酸甲酯、聚偏氟乙烯一六氟丙烯、二氧化硅、二乙基碳酸酯、正 丁醇、二甲基亚砜分散混合，得到混合浆料；2)将混合浆料放入涂膜机上，对以进行辊压过的负极进行涂膜。先进行45°C水蒸 气环境下3分钟，随后在120°C烘烤4分钟，得到涂膜处理过的负极极片。3)将负极极片高温烘箱内，搁置M小时以上，随后分切，得到成品。实施例三1)配料按乙酸甲酯、聚偏氟乙烯一六氟丙烯、二氧化硅、二乙基碳酸酯、正丁醇、 二甲基亚砜各原料所占质量份数为乙酸甲酯68%、二氧化硅2. 5%、二乙基碳酸酯15%、 正丁醇8%、二甲基亚砜5%，选取乙酸甲酯、聚偏氟乙烯一六氟丙烯、二氧化硅、二乙基碳 酸酯、正丁醇、二甲基亚砜，将乙酸甲酯、聚偏氟乙烯一六氟丙烯、二氧化硅、二乙基碳酸酯、 正丁醇、二甲基亚砜分散混合，得到混合浆料；2)将混合浆料放入涂膜机上，对以进行辊压过的负极进行涂膜。先进行55°C水蒸 气环境下3分钟，随后在140°C烘烤3分钟，得到涂膜处理过的负极极片。
3)将负极极片高温烘箱内，搁置M小时以上，随后分切，得到成品。实施例四1)配料按乙酸甲酯、聚偏氟乙烯一六氟丙烯、二氧化硅、二乙基碳酸酯、正丁醇、 二甲基亚砜各原料所占质量份数为乙酸甲酯68 %、二氧化硅2 %、二乙基碳酸酯12 %、正 丁醇9%、二甲基亚砜4.5%，选取乙酸甲酯、聚偏氟乙烯一六氟丙烯、二氧化硅、二乙基碳 酸酯、正丁醇、二甲基亚砜，将乙酸甲酯、聚偏氟乙烯一六氟丙烯、二氧化硅、二乙基碳酸酯、 正丁醇、二甲基亚砜分散混合，得到混合浆料；2)将混合浆料放入涂膜机上，对以进行辊压过的负极进行涂膜。先进行60°C水蒸 气环境下2分钟，随后在150°C烘烤3分钟，得到涂膜处理过的负极极片。3)将负极极片高温烘箱内，搁置M小时以上，随后分切，得到成品。其结果表明在经过960圈的常温循环后，电池的容量剩余80. 3%，容量衰减率为 0. 205%。。本发明各原料的上下限、区间取值，以及工艺参数(如温度、时间等)的上下限、区 间取值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。
权利要求
1.一种提高锂离子电池安全性和循环性的化学方法，应用在正极、负极极片表面涂膜 的方法处理工序中，其特征在于所述方法中采用包括乙酸甲酯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共 聚物、二氧化硅、二乙基碳酸酯、正丁醇、二甲基亚砜混合制得的涂抹在极片表面。
2.根据权利要求1所述的提高锂离子电池安全性和循环性的化学方法，其特征在于 所述浆料的各种物质所占质量比例为乙酸甲酯60 70%、二氧化硅1 2%、二乙基碳酸 酯10 15 %、正丁醇7 10 %、二甲基亚砜3 10 %，聚偏氟乙烯一六氟丙烯为3 % -19 %。
3.根据权利要求2所述的提高锂离子电池安全性和循环性的化学方法，其特征在于 所述涂膜可以通过如下工艺来实施将浆料放入涂膜机上，对已辊压过的负极极片进行涂 膜，然后在40 60°C水蒸汽环境下保持2 5分钟，随后在120 150°C下烘烤3 5分 钟。
全文摘要
一种提高锂离子电池安全性和循环性的化学方法，应用在正极、负极极片表面涂膜的方法处理工序中，方法中采用包括乙酸甲酯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、二氧化硅、碳酸二乙酯、正丁醇、二甲基亚砜混合制得的浆料涂抹在极片表面；涂膜工艺如下将浆料放入涂膜机上，对已辊压过的极片涂膜，在40～60℃水蒸汽环境下保持2～5分钟，再在120～150℃下烘烤3～5分钟。本发明对正极涂膜，可以在一定程度上抑制正极容量的衰减。对负极进行涂膜，负极在进行循环的过程中得到了有效的保护，提高了锂离子电池的安全性和循环性能。该方法简单易行、操作方便，对环境友好，能够在常温状态下得到厚度均匀的薄膜，并方便用于商业化生产。
文档编号H01M4/139GK102054971SQ20101023644
公开日2011年5月11日 申请日期2010年7月22日 优先权日2010年7月22日
发明者刘超, 吴宁宁, 安富强, 王雅和, 雷向利 申请人:中信国安盟固利动力科技有限公司