专利名称：锂离子电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种锂离子电池。
背景技术：
目前，随着电动汽车及便携式电子设备如手机、数码相机和笔记本电脑等的迅猛发展，市场对高功率、高能量密度电池的需求越来越大。锂离子电池是迄今为止已经实用化的电池中电压最高、能量密度最大的电池，具有良好的发展前景。锂离子电池主要由电极、隔膜以及电解液构成。在实际应用中，锂离子电池仍存在很多的安全隐患，如当锂离子电池过充时，该锂离子电池内的电极活性材料会发生分解而释放热量，进而使该锂离子电池内部温度升高并引起起火、爆炸，限制了锂离子电池的应
用。 目前解决锂离子电池安全性问题的方法是在锂离子电池中加入保护电路，然而所述保护电路通常较为复杂，且当保护电路发生故障或损毁时，所述锂离子电池仍存在上述安全隐患。
发明内容
有鉴于此，确有必要提供ー种具有较好安全性的锂离子电池。ー锂离子电池，包括一正极片、一负极片、一隔膜、及一非水性电解液，该正极片包括一正极集流体及形成于该正极集流体表面的正极材料层，该正极材料层包括均匀混合的正极活性物质、导电剂及粘结剂；其中，所述正极活性物质包括正极活性材料颗粒以及包覆于该正极活性材料颗粒表面的磷酸铝层，所述隔膜包括一多孔膜及ー涂覆于该多孔膜表面的保护层，该保护层保护该隔膜在锂离子电池充放电过程中产生热量时不会熔融。本发明的锂离子电池具有较好热稳定性，这是由于所述正极活性材料颗粒表面包覆了ー层磷酸铝层，使得可以在隔绝电解液与正极活性材料颗粒之间的电子迁移的同时使离子通过，从而在完成锂离子的嵌入和脱出的同时避免电解液在较高温度下分解，因此使该正极活性物质可以在较高电压下具有更好的热稳定性；同吋，由于隔膜中多孔膜的表面形成了保护层，也进ー步提高了该隔膜的热稳定性。
图I为本发明实施例提供的锂离子电池结构示意图。图2为本发明实施例提供的正极活性物质结构示意图。图3为本发明实施例提供的锂离子电池隔膜与传统隔膜热收缩性测试图。图4为本发明实施例提供的锂离子电池的循环性能测试曲线图。图5为本发明实施例提供的锂离子电池在不同倍率下的恒流充电测试曲线图。图6为本发明实施例提供的锂离子电池在不同倍率下的恒流放电测试曲线图。图7为对本发明实施例提供的锂离子电池进行充电时的电压及电流随时间变化曲线图。图8为如图7所示充电的 过程后进行加热，该锂离子电池不同位置的温度变化曲线图。图9为本发明实施例提供的锂离子电池在O. 5C倍率下的过充过程中的温度变化曲线图。图10为本发明实施例提供的锂离子电池在IC倍率下的过充过程中的温度变化曲线图。图11为现有的容量为600mAh的手机锂离子电池在IC倍率下的过充过程中的温度变化曲线图。主要元件符号说明
权利要求
1.ー锂离子电池，包括一正极片、一负极片、一隔膜及一非水性电解液，该正极片包括一正极集流体及形成于该正极集流体表面的正极材料层，该正极材料层包括均匀混合的正极活性物质、导电剂及粘结剂；其特征在于，所述正极活性物质包括正极活性材料颗粒以及包覆于该正极活性材料颗粒表面的磷酸铝层，所述隔膜包括一多孔膜及ー设置于该多孔膜表面的保护层，该保护层保护该隔膜在锂离子电池充放电过程中产生热量时不会熔融。
2.如权利要求I所述的锂离子电池，其特征在于，所述保护层通过将含磷酸根的磷源、三价铝源以及金属氧化物在液相溶剂中混合后形成的溶液涂覆于该多孔膜表面形成涂覆层，并干燥处理该涂覆层后形成。
3.如权利要求2所述的锂离子电池，其特征在于，所述磷源为磷酸、磷酸三铵、磷酸铝、磷酸ニ氢铵、磷酸ニ氢铝、磷酸ー氢铵以及磷酸ー氢铝中的ー种或多种。
4.如权利要求2所述的锂离子电池，其特征在于，所述三价铝源为氢氧化铝、氧化铝、磷酸铝、磷酸ニ氢铝以及磷酸ー氢铝中的ー种或多种。
5.如权利要求2所述的锂离子电池，其特征在于，所述金属氧化物包括三氧化铬、氧化锌、氧化铜、氧化镁、ニ氧化锆、三氧化钥、五氧化ニ钒、五氧化ニ铌及五氧化ニ钽中的ー种或多种。
6.如权利要求2所述的锂离子电池，其特征在于，所述液相溶剂为水或N-甲基吡咯烷酮。
7.如权利要求I所述的锂离子电池，其特征在于，所述磷酸铝层在该正极活性物质中的质量百分比为0. 1%至3%。
8.如权利要求I所述的锂离子电池，其特征在于，所述磷酸铝层的厚度为5纳米至20纳米。
9.如权利要求I所述的锂离子电池，其特征在于，所述磷酸铝层为原位生成在该正极活性材料颗粒表面。
10.如权利要求I所述的锂离子电池，其特征在于，所述磷酸铝层厚度均匀且连续，且覆盖整个正极活性材料颗粒表面。
11.如权利要求I所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极活性材料颗粒为未掺杂或掺杂的尖晶石结构的锰酸锂、层状锰酸锂、镍酸锂、钴酸锂、磷酸铁锂、锂镍锰氧化物及锂镍钴锰氧化物中的ー种或多种。
12.如权利要求I所述的锂离子电池，其特征在于，所述保护层设置于该多孔膜的两个表面。
13.如权利要求I所述的锂离子电池，其特征在于，所述保护层的厚度为10纳米 100纳米。
14.如权利要求I所述的锂离子电池，其特征在于，所述多孔膜为聚合物隔膜、陶瓷隔膜或含有陶瓷材料的聚合物隔膜。
15.如权利要求I所述的锂离子电池，其特征在干，当该隔膜受热温度大于100°C吋，该保护层转化为ー连续的阻隔膜，该阻隔膜的成分为AlxMyPO4以及AlxMy(PO3)3中的一种或该两种物质的混合物；其中M的价态为k，M为Cr、Zn、Cu、Mg、Zr、Mo、V、Nb及Ta中的ー种或多种的混合；0〈x〈l,0〈y〈l 且 3x+ky=3。
16.ー锂离子电池，包括一正极片、一负极片、一隔膜及一非水性电解液，该正极片包括一正极集流体及形成于该正极集流体表面的正极材料层，该正极材料层包括均匀混合的正极活性物质、导电剂及粘结剂；其特征在于，所述正极活性物质包括正极活性材料颗粒以及包覆于该正极活性材料颗粒表面的磷酸铝层，所述正极活性材料颗粒为锂镍钴锰氧化物，所述隔膜包括一多孔膜及一涂覆于该多孔膜表面的保护层。
17.如权利要求16所述的锂离子电池，其特征在于，所述保护层通过将磷酸铝及三氧化铬在液相溶剂中混合后形成的溶液涂覆于所述多孔膜表面形成涂覆层，并干燥处理该涂覆层后形成。
全文摘要
本发明涉及一种锂离子电池，其包括一正极片、一负极片、一隔膜、及一非水性电解液，该正极片包括一正极集流体及形成于该正极集流体表面的正极材料层，该正极材料层包括均匀混合的正极活性物质、导电剂及粘结剂；其中，所述正极活性物质包括正极活性材料颗粒以及包覆于该正极活性材料颗粒表面的磷酸铝层，所述隔膜包括一多孔膜及一涂覆于该多孔膜表面的保护层，该保护层保护该隔膜在锂离子电池充放电过程中产生热量时不会熔融。
文档编号H01M10/0525GK102856530SQ201110181638
公开日2013年1月2日 申请日期2011年6月30日 优先权日2011年6月30日
发明者李建军, 何向明, 王莉, 陈敏, 高剑, 姜长印, 张丽春 申请人:清华大学, 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司