专利名称：一种锂离子二次电池及其正极极片的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及锂离子二次电池技术领域，特指一种在正极极片的膜片层表面加入处理层的正极极片以及使用该正极极片的锂离子二次电池。
背景技术：
锂离子电池的安全性能，特别是高温下的热稳定性能，与充电状态的正极材料与电解液的反应放热密切相关。在通常的以石墨为负极的锂离子电池中，电池充电后，阴极活性物质处于一个高的对锂电极电位(Li+/Li)，此时正极活性物质与电解液具有比较高的反应活性；在高温下 (50 230°C )电解液会与正极活性物质发生放热反应，这些放热反应产生的热量将成为电池在高温滥用情况下热失控的推动力。减少和抑制正极材料与电解液的反应活性点或减少反应放热量将成为提高电池高温热稳定性能的关键因素。满充电状态下的正极极片由于具有较高的反应活性，将会与活性物质周围的电解液发生反应而放出大量的热量，研究表明4. 2v(LiVLi)下的LiCoA活性物质与电解液在50°C 230°C之间所放出的热量为约观0 290J/g，其放热总量约为正极片与电解液在 50 400°C总体放热量的60% 65% ；因此，如何减少正极活性物质与电解液之间的反应活性位点成为本实用新型的关键内容
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，而提供一种具有良好高温热稳定性能和安全性能的正极极片。为了达到以上目的，本实用新型采用如下技术方案—种锂离子二次电池正极极片，包括集流体以及附着在集流体上的正极膜片层， 还包括氟化锂处理层，所述的氟化锂处理层附着在正极膜片层表面。作为本实用新型锂离子二次电池正极极片的一种改进，所述的处理层的厚度为 0. 1 30 μ HIo作为本实用新型锂离子二次电池正极极片的一种改进，所述的正极膜片层厚度为 0. 03 0. 50mm。作为本实用新型锂离子二次电池正极极片的一种改进，所述的集流体的厚度为 8 30 μ Hio此外，本实用新型还公开了一种锂离子二次电池，包括正极极片、负极极片以及间隔在正极极片和负极极片之间的隔离膜，及其电解液，所述的正极极片为上述段落所述的正极极片。本实用新型采用上述的技术方案，与现有的技术相比具有以下优点本实用新型结构简单，氟化锂处理层减少了正极活性物质与电解液的接触，减少正极活性物质与电解液在高温下的放热反应，同时LiF物质在一定程度上抑制了电解液在高反应活性的正极材料表面的分解反应；从而减少高温条件下正极活性物质与电解液之间的反应，提高了电池在50 230°C温度下的热稳定性能。
图1为实用新型的结构示意图。
具体实施方式
以下的实例描述具体涉及一种锂离子二次电池正极片处理方法和具有该极片的具有优越高温安全性能的离子电池。实施例1 正极极片的制作将LiCo02，聚四氟乙烯、乙炔黑，以质量比96% 2.5% 1.5%混合，快速搅拌 i2h后，再真空慢速搅拌池得到所需的浆料；然后将浆料采用刮刀法在铝箔上进行涂布在 8 μ m的铝箔集流体2上，并置于85+/-10°C的环境下干燥6分钟后得到厚度为0. 03mm的正极膜片3。再将LiF、聚四氟乙烯以质量比98% 2%加入蒸馏水中混合均勻，得到具有一定流动性的浆液，然后将浆液涂布到上述得到的正极膜片表面形成LiF处理层1，如附图1 所示，LiF处理层1的厚度为0. Ιμπι;然后经过冷压、分条得到正极极片。再将用8 μ m厚的铝片制成的极耳焊接接在铝箔上后，制得正极极片。负极极片制备的制备将石墨活性材料、Super-P(导电碳黑)、CMC(水基粘结剂，羧甲基纤维素钠)、SBRGtyrene Butadiene Rubber, 丁苯橡胶)按照质量比为 94.5% 1.5% 1.7% 2. 3%加入水混合且搅拌均勻得到具有一定流动性的浆料，再将上述浆料涂覆在9um厚的金属铜箔的两面，烘干成具有一定柔度的负极极片。然后经过 8 μ m厚的铜片制成的负极极耳焊接接在铜箔上后，制得负极极片。锂离子电池的制备将所得到的正极和负极经过卷绕、注液、化成等工序得到裸电芯。所用电解液采用碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯脂(PC)和碳酸二乙烯酯(DEC)的混合液为溶剂，采用六氟磷酸锂(LiPF6)为锂盐，锂盐的浓度为lmol/L。DSC 测试测试温度范围为50 400°C，测试气氛为N2,升温速率为10°C /分钟。对比例除了正极不进行LiF层表面处理以外，其余同实施例1。对相同100% SOC状态下的该组电芯的正极片(4. 2v，Li+/Li)进行DSC测试，结果显示在温度范围为50 400°C，实施例1的LiCo02体系的正极极片与电解液与电解液之间发生反应产生的热量为350. 4J/g，而对比例的LiCo02体系的正极极片与电解液与电解液之间发生反应产生的热量为456. 6J/g，总体放热量减少了约23%。实施例2 除了在极片表面处理的含有LiF处理层1的厚度为10 μ m、正极膜片层3为0. Imm 和集流体2厚度为15μπι以外，其余同实施例1。[0030]DSC测试结果显示在温度范围为50 400°C，实施例2的正极极片与电解液与电解液之间发生反应产生的热量为320. OJ/g，而对比例的正极极片与电解液与电解液之间发生反应产生的热量为456. 6J/g，总体放热量减少了约30%。实施例3:除了在极片表面处理的含有LiF处理层1的厚度为30 μ m、正极膜片层3的厚度为 0. 5mm和集流体2为30 μ m以夕卜，其余同实施例1。DSC测试结果显示在温度范围为50 400°C，实施例3的LiCo02体系的正极极片与电解液与电解液之间发生反应产生的热量为374. 4J/g，而对比例的LiCo02体系的正极极片与电解液与电解液之间发生反应产生的热量为456. 6J/g，总体放热量减少了约18%。综上所述，本实用新型通过在正极极片上添加一层含LiF的表面处理层，能够有效地提高正极极片热稳定性能和电池高温安全性能。此外，本实用新型还可以如下的表面处理方法以达到在正极片中含有LiF物质的效果先将LiF颗粒和正极活性物质经过球磨混合，球磨转速为250-350rpm，使LiF颗粒比较均勻的包覆或覆盖在正极活性物质的表面，得到处理后的正极活性物质，使Li占活性物质总重量的-5wt%。然后将处理后正极活性物质聚四氟乙烯乙炔黑以质量比 (80% 96%) (10% 2. 5%) (10% 1. 5% )加入蒸馏水中，快速激烈搅拌12h 后，再真空慢速搅拌池得到所需的浆料。然后将浆料采用刮刀法或挤压法在铝箔上进行涂布，并置于85+/-10°C的环境下干燥6分钟后得到正极膜片。需要说明的是，尽管本实用新型已经结合了一些具体的实例描述本实用新型所述的方法及优化结果，但意图并不限于本实用新型所述的具体形式的。相反，本实用新型所述的方法与优化结果的范围仅受权利要求的限制。另外，本实用新型没有穷举所述方法的组合种类，但本领域的技术人员应该认识到，可以根据本实用新型所述的方法和相关衍生方法的各种特征进行组合。
权利要求1.一种锂离子二次电池正极极片，包括集流体以及附着在集流体上的正极膜片层，其特征在于还包括氟化锂处理层，所述的氟化锂处理层附着在正极膜片层表面。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子二次电池正极极片，其特征在于所述的处理层的厚度为0. 1 30 μ m。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子二次电池正极极片，其特征在于所述的正极膜片层厚度为0. 03 0. 50mm。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子二次电池正极极片，其特征在于所述的集流体的厚度为8 30 μ m。
5.一种锂离子二次电池，包括正极极片、负极极片以及间隔在正极极片和负极极片之间的隔离膜，及其电解液，其特征在于所述的正极极片为权利要求1 4任意一项所述的正极极片。
专利摘要本实用新型涉及锂离子二次电池技术领域，包括集流体以及附着在集流体上的正极膜片层，还包括氟化锂处理层，所述的氟化锂处理层附着在正极膜片层表面，本实用新型结构简单，氟化锂处理层减少了正极活性物质与电解液的接触，减少正极活性物质与电解液在高温下的放热反应，同时LiF物质在一定程度上抑制了电解液在高反应活性的正极材料表面的分解反应；从而减少高温条件下正极活性物质与电解液之间的反应，提高了电池在50～230℃温度下的热稳定性能。此外，本实用新型还公开了一种使用上述正极的锂离子电池。
文档编号H01M10/0525GK202159735SQ20112023482
公开日2012年3月7日 申请日期2011年7月6日 优先权日2011年7月6日
发明者夏恒涛, 王娜, 袁庆丰 申请人:东莞新能源科技有限公司, 宁德新能源科技有限公司