一种锂离子电池安全涂层、其应用及锂离子电池的制作方法

文档序号:13521108阅读:396来源:国知局

本发明涉及锂离子电池制造技术领域,尤其是涉及一种锂离子电池安全涂层、其应用及锂离子电池。



背景技术:

近年来,便携式电子产品、电动汽车、储能电站等领域的快速发展,对能量贮存技术提出了更高的要求。锂离子电池由于其高的能量密度而成为这些领域的首要选择,并且其能量密度也越来越高。伴随着锂离子电池能量密度越来越高,它面临的安全问题越来越严峻,已经严重限制了高能量密度锂离子电池的终端使用。锂离子电池的安全问题主要是由于电池热失控产生的。电池内部因为异常产热反应,导致电池内部温度持续升高,继而引发更多产热副反应,导致电池起火甚至爆炸,从而严重威胁使用者的生命财产安全。

为了改善这一问题,人们采用各种策略来提高锂离子电池的安全特性。目前主要采用以下改进技术:一是通过陶瓷涂层提高隔膜的热稳定性,避免因为隔膜热收缩而引起正负极接触,从而减缓热失控反应;二是利用具有正温度系数(ptc)的材料,利用其温度效应,在温度升高时提高内阻,从而及时阻断各类副反应,提高电池的安全特性。

如中国专利公布号cn104269509a,专利公布日2015年1月7日,公开了一种锂电池用陶瓷涂覆隔膜及其制备方法,其包括陶瓷涂层和基材隔膜,陶瓷涂层由水性陶瓷涂覆浆料均匀涂敷在基材隔膜表面制成,陶瓷涂覆浆料中包括10~30wt%的氧化铝、0.5~3wt%的粘接剂、0.2~1.0wt%的添加剂和0.01~0.1wt%的助剂,氧化铝为粒径比d1/d2为0.10~0.20的纳米氧化铝粉体;本发明的技术方案的陶瓷涂覆隔膜热安全性提高、对电解液润湿能力强,应用在锂电池上可以提高电池的循环寿命;但是涂覆陶瓷的隔膜仅仅只能提高隔膜的热稳定性,并不能阻断产热副反应,因此改善效果有限,目前仅能解决能量密度不超过200wh/kg电池的安全问题,无法广泛使用。又如中国专利公布号cn104409681a,专利公布日为2015年3月11日,公开了一种含ptc涂层的锂离子电池极片的制备方法,该方法制备的极片为多层涂覆极片,在集流体上涂布包含正极或负极活性物质的浆料之前,预先在集流体上涂布具有温度敏感性的预涂层;具有温度敏感性的预涂层,其成分包含粘结剂、正温度型材料以及导电剂;粘结剂、正温度型材料与导电剂的重量比为(2~8):(1~8):(0~7);本发明提供的方法制备的含ptc涂层的锂离子电池极片,包含该极片的电池具有良好的过充、短路、挤压、针刺等安全特性;但是其ptc涂层包含多种高分子聚合物,其聚合物体系不成熟,而且这些聚合物在电池环境中的稳定性较差,特别是在有机电解液中的稳定性和在宽电化学窗口的稳定性较差,同时该类聚合物ptc涂层在大批量加工时存在一定的加工制造难度。



技术实现要素:

为解决上述问题,本发明提供了一种具有热阻断特性,具有较高耐有机溶剂和耐电压性能并且可以用于锂电池极片和隔膜的锂离子电池安全涂层;

本发明还提供了一种锂离子电池安全涂层的应用方法和相应的锂离子电池。

为实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:

一种锂离子电池安全涂层,由以下原料制得:乙烯基硅烷偶联剂0.5~3.5wt%,粘结剂2~10wt%,余量为聚乙烯微球。

本安全涂层主要应用于锂离子电池的正负极片上,由于正常情况下正负极片上正负极片需要进行锂离子的交换,即在正常情况下要保证锂离子的通过性,因此安全涂层不能是平整的没有空隙的一层,同时又要保证在高温情况(约140℃)下能够转换成一层能够阻止锂离子通过的涂层;而聚乙烯微球平铺涂覆在极片上,由于球形结构无法完全接触,存在微小的间隙允许锂离子在安全涂层两边任意运动,不会降低锂离子的通过性;同时,在高温状态下,聚乙烯融化,在极片或隔膜表面形成一层致密的层状结构,可以起到阻止锂离子在极片两边的运动,阻止锂离子电池产生进一步的高温,保证锂离子电池的安全性能。

作为优选,聚乙烯微球为d50=0.2~1μm的低密度聚乙烯微球。

低密度聚乙烯具有比普通聚乙烯更低的熔点,它的熔点更接近于140℃可以更好的保证锂离子电池的安全性能,避免锂离子电池温度过高造成的安全问题;而0.2~1μm范围尺寸的微球在保证正常情况下锂离子可以正常通过的同时也能保证在高温情况下更快的形成致密的涂层阻隔了锂离子的通过。

作为优选,乙烯基硅烷偶联剂为三甲氧基乙烯基硅烷、三乙氧基乙烯基硅烷或三叔丁氧基乙烯基硅烷中的一种。

作为优选,粘结剂为丁苯橡胶、聚丙烯酰胺或聚偏氟乙烯中的一种或多种混合物。

作为优选,粘结剂为聚偏氟乙烯。

作为优选,锂离子电池安全涂层由以下步骤制得:向聚乙烯微球加入聚乙烯微球质量5~20倍的甲苯,向其中加入乙烯基硅烷偶联剂,在70~90℃下回流反应20~28小时,过滤干燥后制得聚乙烯粉末,然后将聚乙烯粉末与粘结剂混合,依次经过搅拌分散制得安全涂层浆料,将安全涂层浆料经涂覆后形成安全涂层。

加入乙烯基硅烷偶联剂可以改善聚乙烯微球的界面,使其在后续的分散过程中更容易分散,所得到的乳液也更稳定。

一种锂离子电池安全涂层的应用,锂离子电池安全涂层位于锂离子电池隔膜、正极片或负极片的表面。

虽然这种安全涂层也可以应用于电池的隔膜,但是由于其正常情况下可以保证锂离子通过,高温下阻隔锂离子通过的特性,应用于正负极片更能发挥其效果。

作为优选,锂离子电池安全涂层应用时,安全涂层的厚度为0.5~4μm。

一种锂离子电池,其使用如权利要求7或8所述的涂覆锂离子电池安全涂层的正极片、负极片或隔膜中的一种或多种,并且正极片、负极片和隔膜上安全涂层的总厚度不超过8μm。

安全涂层厚度太大会在一定程度上降低正常情况下锂离子的通过性,一般情况下0.5μm厚的安全涂层已经能够在高温时基本起到阻隔锂离子通过的作用,2μm厚的安全涂层已经能够在高温时完全起到阻隔锂离子通过的作用。

因此,本发明具有以下有益效果:

(1)安全涂层具有热阻断特性,可以阻碍了电解液中的锂离子的传输,导致产热副反应不再发生,提高电池的热稳定特性;

(2)安全涂层具有优异的耐有机溶剂特性、耐电压特性,具备锂离子电池适用性。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的说明。

实施例1

锂离子电池安全涂层的制备:向聚乙烯微球加入聚乙烯微球质量5倍的甲苯,向其中加入乙烯基硅烷偶联剂,在70℃下回流反应20小时,过滤干燥后制得聚乙烯粉末,然后将聚乙烯粉末与粘结剂混合,依次经过搅拌分散制得安全涂层浆料;其中,乙烯基硅烷偶联剂0.5wt%,粘结剂2wt%,聚乙烯微球97.5wt%,聚乙烯微球为d50=0.2μm的低密度聚乙烯微球,乙烯基硅烷偶联剂为三甲氧基乙烯基硅烷,粘结剂为丁苯橡胶。

安全涂层涂覆:正极片涂覆安全涂层浆料制得具有安全涂层的正极极片,涂覆厚度为2μm。

试验电芯的组装:将负极片、正极片和隔膜按照叠片电池的制备工艺制备好电池;对电池进行预充、化成和抽空后,分别进行一次分容和二次分容,得到试验电芯。

实施例2

锂离子电池安全涂层的制备:向聚乙烯微球加入聚乙烯微球质量5倍的甲苯,向其中加入乙烯基硅烷偶联剂,在70℃下回流反应20小时,过滤干燥后制得聚乙烯粉末,然后将聚乙烯粉末与粘结剂混合,依次经过搅拌分散制得安全涂层浆料;其中,乙烯基硅烷偶联剂0.5wt%,粘结剂2wt%,聚乙烯微球97.5wt%,聚乙烯微球为d50=0.2μm的低密度聚乙烯微球,乙烯基硅烷偶联剂为三甲氧基乙烯基硅烷,粘结剂为丁苯橡胶。

安全涂层涂覆:负极片涂覆安全涂层浆料制得具有安全涂层的正极极片,涂覆厚度为2μm。

试验电芯的组装:将负极片、正极片和隔膜按照叠片电池的制备工艺制备好电池;对电池进行预充、化成和抽空后,分别进行一次分容和二次分容,得到试验电芯。

实施例3

锂离子电池安全涂层的制备:向聚乙烯微球加入聚乙烯微球质量5倍的甲苯,向其中加入乙烯基硅烷偶联剂,在70℃下回流反应20小时,过滤干燥后制得聚乙烯粉末,然后将聚乙烯粉末与粘结剂混合,依次经过搅拌分散制得安全涂层浆料;其中,乙烯基硅烷偶联剂0.5wt%,粘结剂2wt%,聚乙烯微球97.5wt%,聚乙烯微球为d50=0.2μm的低密度聚乙烯微球,乙烯基硅烷偶联剂为三甲氧基乙烯基硅烷,粘结剂为丁苯橡胶。

安全涂层涂覆:正极片涂覆安全涂层浆料制得具有安全涂层的正极极片,涂覆厚度为4μm,负极片涂覆安全涂层浆料制得具有安全涂层的正极极片,涂覆厚度为4μm。

试验电芯的组装:将负极片、正极片和隔膜按照叠片电池的制备工艺制备好电池;对电池进行预充、化成和抽空后,分别进行一次分容和二次分容,得到试验电芯。

实施例4

锂离子电池安全涂层的制备:向聚乙烯微球加入聚乙烯微球质量5倍的甲苯,向其中加入乙烯基硅烷偶联剂,在70℃下回流反应20小时,过滤干燥后制得聚乙烯粉末,然后将聚乙烯粉末与粘结剂混合,依次经过搅拌分散制得安全涂层浆料;其中,乙烯基硅烷偶联剂0.5wt%,粘结剂2wt%,聚乙烯微球97.5wt%,聚乙烯微球为d50=0.2μm的低密度聚乙烯微球,乙烯基硅烷偶联剂为三甲氧基乙烯基硅烷,粘结剂为丁苯橡胶。

安全涂层涂覆:正极片涂覆安全涂层浆料制得具有安全涂层的正极极片,涂覆厚度为2μm,隔膜涂覆安全涂层浆料制得具有安全涂层的隔膜,涂覆厚度为0.5μm。

试验电芯的组装:将负极片、正极片和隔膜按照叠片电池的制备工艺制备好电池;对电池进行预充、化成和抽空后,分别进行一次分容和二次分容,得到试验电芯。

实施例5

锂离子电池安全涂层的制备:向聚乙烯微球加入聚乙烯微球质量5倍的甲苯,向其中加入乙烯基硅烷偶联剂,在70℃下回流反应20小时,过滤干燥后制得聚乙烯粉末,然后将聚乙烯粉末与粘结剂混合,依次经过搅拌分散制得安全涂层浆料;其中,乙烯基硅烷偶联剂0.5wt%,粘结剂2wt%,聚乙烯微球97.5wt%,聚乙烯微球为d50=0.2μm的低密度聚乙烯微球,乙烯基硅烷偶联剂为三甲氧基乙烯基硅烷,粘结剂为丁苯橡胶。

安全涂层涂覆:负极片涂覆安全涂层浆料制得具有安全涂层的负极极片,涂覆厚度为4μm,隔膜涂覆安全涂层浆料制得具有安全涂层的隔膜,涂覆厚度为0.5μm。

试验电芯的组装:将负极片、正极片和隔膜按照叠片电池的制备工艺制备好电池;对电池进行预充、化成和抽空后,分别进行一次分容和二次分容,得到试验电芯。

实施例6

锂离子电池安全涂层的制备:向聚乙烯微球加入聚乙烯微球质量5倍的甲苯,向其中加入乙烯基硅烷偶联剂,在70℃下回流反应20小时,过滤干燥后制得聚乙烯粉末,然后将聚乙烯粉末与粘结剂混合,依次经过搅拌分散制得安全涂层浆料;其中,乙烯基硅烷偶联剂0.5wt%,粘结剂2wt%,聚乙烯微球97.5wt%,聚乙烯微球为d50=0.2μm的低密度聚乙烯微球,乙烯基硅烷偶联剂为三甲氧基乙烯基硅烷,粘结剂为丁苯橡胶。

安全涂层涂覆:正极片涂覆安全涂层浆料制得具有安全涂层的正极极片,涂覆厚度为4μm,负极片涂覆安全涂层浆料制得具有安全涂层的正极极片,涂覆厚度为3.5μm,隔膜涂覆安全涂层浆料制得具有安全涂层的隔膜,涂覆厚度为0.5μm。

试验电芯的组装:将负极片、正极片和隔膜按照叠片电池的制备工艺制备好电池;对电池进行预充、化成和抽空后,分别进行一次分容和二次分容,得到试验电芯。

实施例7

锂离子电池安全涂层的制备:向聚乙烯微球加入聚乙烯微球质量12倍的甲苯,向其中加入乙烯基硅烷偶联剂,在80℃下回流反应24小时,过滤干燥后制得聚乙烯粉末,然后将聚乙烯粉末与粘结剂混合,依次经过搅拌分散制得安全涂层浆料;其中,乙烯基硅烷偶联剂1wt%,粘结剂5wt%,聚乙烯微球94wt%,聚乙烯微球为d50=0.5μm的低密度聚乙烯微球,乙烯基硅烷偶联剂为三乙氧基乙烯基硅烷,粘结剂为聚丙烯酰胺。

安全涂层涂覆:正极片涂覆安全涂层浆料制得具有安全涂层的正极极片,涂覆厚度为2μm。

试验电芯的组装:将负极片、正极片和隔膜按照叠片电池的制备工艺制备好电池;对电池进行预充、化成和抽空后,分别进行一次分容和二次分容,得到试验电芯。

实施例8

锂离子电池安全涂层的制备:向聚乙烯微球加入聚乙烯微球质量12倍的甲苯,向其中加入乙烯基硅烷偶联剂,在80℃下回流反应24小时,过滤干燥后制得聚乙烯粉末,然后将聚乙烯粉末与粘结剂混合,依次经过搅拌分散制得安全涂层浆料;其中,乙烯基硅烷偶联剂1wt%,粘结剂5wt%,聚乙烯微球94wt%,聚乙烯微球为d50=0.5μm的低密度聚乙烯微球,乙烯基硅烷偶联剂为三乙氧基乙烯基硅烷,粘结剂为聚丙烯酰胺。

安全涂层涂覆:负极片涂覆安全涂层浆料制得具有安全涂层的正极极片,涂覆厚度为2μm。

试验电芯的组装:将负极片、正极片和隔膜按照叠片电池的制备工艺制备好电池;对电池进行预充、化成和抽空后,分别进行一次分容和二次分容,得到试验电芯。

实施例9

锂离子电池安全涂层的制备:向聚乙烯微球加入聚乙烯微球质量12倍的甲苯,向其中加入乙烯基硅烷偶联剂,在80℃下回流反应24小时,过滤干燥后制得聚乙烯粉末,然后将聚乙烯粉末与粘结剂混合,依次经过搅拌分散制得安全涂层浆料;其中,乙烯基硅烷偶联剂1wt%,粘结剂5wt%,聚乙烯微球94wt%,聚乙烯微球为d50=0.5μm的低密度聚乙烯微球,乙烯基硅烷偶联剂为三乙氧基乙烯基硅烷,粘结剂为聚丙烯酰胺。

安全涂层涂覆:正极片涂覆安全涂层浆料制得具有安全涂层的正极极片,涂覆厚度为4μm,负极片涂覆安全涂层浆料制得具有安全涂层的正极极片,涂覆厚度为4μm。

试验电芯的组装:将负极片、正极片和隔膜按照叠片电池的制备工艺制备好电池;对电池进行预充、化成和抽空后,分别进行一次分容和二次分容,得到试验电芯。

实施例10

锂离子电池安全涂层的制备:向聚乙烯微球加入聚乙烯微球质量12倍的甲苯,向其中加入乙烯基硅烷偶联剂,在80℃下回流反应24小时,过滤干燥后制得聚乙烯粉末,然后将聚乙烯粉末与粘结剂混合,依次经过搅拌分散制得安全涂层浆料;其中,乙烯基硅烷偶联剂1wt%,粘结剂5wt%,聚乙烯微球94wt%,聚乙烯微球为d50=0.5μm的低密度聚乙烯微球,乙烯基硅烷偶联剂为三乙氧基乙烯基硅烷,粘结剂为聚丙烯酰胺。

安全涂层涂覆:正极片涂覆安全涂层浆料制得具有安全涂层的正极极片,涂覆厚度为2μm,隔膜涂覆安全涂层浆料制得具有安全涂层的隔膜,涂覆厚度为0.5μm。

试验电芯的组装:将负极片、正极片和隔膜按照叠片电池的制备工艺制备好电池;对电池进行预充、化成和抽空后,分别进行一次分容和二次分容,得到试验电芯。

实施例11

锂离子电池安全涂层的制备:向聚乙烯微球加入聚乙烯微球质量12倍的甲苯,向其中加入乙烯基硅烷偶联剂,在80℃下回流反应24小时,过滤干燥后制得聚乙烯粉末,然后将聚乙烯粉末与粘结剂混合,依次经过搅拌分散制得安全涂层浆料;其中,乙烯基硅烷偶联剂1wt%,粘结剂5wt%,聚乙烯微球94wt%,聚乙烯微球为d50=0.5μm的低密度聚乙烯微球,乙烯基硅烷偶联剂为三乙氧基乙烯基硅烷,粘结剂为聚丙烯酰胺。

安全涂层涂覆:负极片涂覆安全涂层浆料制得具有安全涂层的负极极片,涂覆厚度为4μm,隔膜涂覆安全涂层浆料制得具有安全涂层的隔膜,涂覆厚度为0.5μm。

试验电芯的组装:将负极片、正极片和隔膜按照叠片电池的制备工艺制备好电池;对电池进行预充、化成和抽空后,分别进行一次分容和二次分容,得到试验电芯。

实施例12

锂离子电池安全涂层的制备:向聚乙烯微球加入聚乙烯微球质量12倍的甲苯,向其中加入乙烯基硅烷偶联剂,在80℃下回流反应24小时,过滤干燥后制得聚乙烯粉末,然后将聚乙烯粉末与粘结剂混合,依次经过搅拌分散制得安全涂层浆料;其中,乙烯基硅烷偶联剂1wt%,粘结剂5wt%,聚乙烯微球94wt%,聚乙烯微球为d50=0.5μm的低密度聚乙烯微球,乙烯基硅烷偶联剂为三乙氧基乙烯基硅烷,粘结剂为聚丙烯酰胺。

安全涂层涂覆:正极片涂覆安全涂层浆料制得具有安全涂层的正极极片,涂覆厚度为4μm,负极片涂覆安全涂层浆料制得具有安全涂层的正极极片,涂覆厚度为3.5μm,隔膜涂覆安全涂层浆料制得具有安全涂层的隔膜,涂覆厚度为0.5μm。

试验电芯的组装:将负极片、正极片和隔膜按照叠片电池的制备工艺制备好电池;对电池进行预充、化成和抽空后,分别进行一次分容和二次分容,得到试验电芯。

实施例13

锂离子电池安全涂层的制备:向聚乙烯微球加入聚乙烯微球质量20倍的甲苯,向其中加入乙烯基硅烷偶联剂,在90℃下回流反应28小时,过滤干燥后制得聚乙烯粉末,然后将聚乙烯粉末与粘结剂混合,依次经过搅拌分散制得安全涂层浆料;其中,乙烯基硅烷偶联剂3.5wt%,粘结剂10wt%,聚乙烯微球86.5wt%,聚乙烯微球为d50=1μm的低密度聚乙烯微球,乙烯基硅烷偶联剂为三叔丁氧基乙烯基硅烷,粘结剂为聚偏氟乙烯。

安全涂层涂覆:正极片涂覆安全涂层浆料制得具有安全涂层的正极极片,涂覆厚度为2μm。

试验电芯的组装:将负极片、正极片和隔膜按照叠片电池的制备工艺制备好电池;对电池进行预充、化成和抽空后,分别进行一次分容和二次分容,得到试验电芯。

实施例14

锂离子电池安全涂层的制备:向聚乙烯微球加入聚乙烯微球质量20倍的甲苯,向其中加入乙烯基硅烷偶联剂,在90℃下回流反应28小时,过滤干燥后制得聚乙烯粉末,然后将聚乙烯粉末与粘结剂混合,依次经过搅拌分散制得安全涂层浆料;其中,乙烯基硅烷偶联剂3.5wt%,粘结剂10wt%,聚乙烯微球86.5wt%,聚乙烯微球为d50=1μm的低密度聚乙烯微球,乙烯基硅烷偶联剂为三叔丁氧基乙烯基硅烷,粘结剂为聚偏氟乙烯。

安全涂层涂覆:负极片涂覆安全涂层浆料制得具有安全涂层的正极极片,涂覆厚度为2μm。

试验电芯的组装:将负极片、正极片和隔膜按照叠片电池的制备工艺制备好电池;对电池进行预充、化成和抽空后,分别进行一次分容和二次分容,得到试验电芯。

实施例15

锂离子电池安全涂层的制备:向聚乙烯微球加入聚乙烯微球质量20倍的甲苯,向其中加入乙烯基硅烷偶联剂,在90℃下回流反应28小时,过滤干燥后制得聚乙烯粉末,然后将聚乙烯粉末与粘结剂混合,依次经过搅拌分散制得安全涂层浆料;其中,乙烯基硅烷偶联剂3.5wt%,粘结剂10wt%,聚乙烯微球86.5wt%,聚乙烯微球为d50=1μm的低密度聚乙烯微球,乙烯基硅烷偶联剂为三叔丁氧基乙烯基硅烷,粘结剂为聚偏氟乙烯。

安全涂层涂覆:正极片涂覆安全涂层浆料制得具有安全涂层的正极极片,涂覆厚度为4μm,负极片涂覆安全涂层浆料制得具有安全涂层的正极极片,涂覆厚度为4μm。

试验电芯的组装:将负极片、正极片和隔膜按照叠片电池的制备工艺制备好电池;对电池进行预充、化成和抽空后,分别进行一次分容和二次分容,得到试验电芯。

实施例16

锂离子电池安全涂层的制备:向聚乙烯微球加入聚乙烯微球质量20倍的甲苯,向其中加入乙烯基硅烷偶联剂,在90℃下回流反应28小时,过滤干燥后制得聚乙烯粉末,然后将聚乙烯粉末与粘结剂混合,依次经过搅拌分散制得安全涂层浆料;其中,乙烯基硅烷偶联剂3.5wt%,粘结剂10wt%,聚乙烯微球86.5wt%,聚乙烯微球为d50=1μm的低密度聚乙烯微球,乙烯基硅烷偶联剂为三叔丁氧基乙烯基硅烷,粘结剂为聚偏氟乙烯。

安全涂层涂覆:正极片涂覆安全涂层浆料制得具有安全涂层的正极极片,涂覆厚度为2μm,隔膜涂覆安全涂层浆料制得具有安全涂层的隔膜,涂覆厚度为0.5μm。

试验电芯的组装:将负极片、正极片和隔膜按照叠片电池的制备工艺制备好电池;对电池进行预充、化成和抽空后,分别进行一次分容和二次分容,得到试验电芯。

实施例17

锂离子电池安全涂层的制备:向聚乙烯微球加入聚乙烯微球质量20倍的甲苯,向其中加入乙烯基硅烷偶联剂,在90℃下回流反应28小时,过滤干燥后制得聚乙烯粉末,然后将聚乙烯粉末与粘结剂混合,依次经过搅拌分散制得安全涂层浆料;其中,乙烯基硅烷偶联剂3.5wt%,粘结剂10wt%,聚乙烯微球86.5wt%,聚乙烯微球为d50=1μm的低密度聚乙烯微球,乙烯基硅烷偶联剂为三叔丁氧基乙烯基硅烷,粘结剂为聚偏氟乙烯。

安全涂层涂覆:负极片涂覆安全涂层浆料制得具有安全涂层的负极极片,涂覆厚度为4μm,隔膜涂覆安全涂层浆料制得具有安全涂层的隔膜,涂覆厚度为0.5μm。

试验电芯的组装:将负极片、正极片和隔膜按照叠片电池的制备工艺制备好电池;对电池进行预充、化成和抽空后,分别进行一次分容和二次分容,得到试验电芯。

实施例18

锂离子电池安全涂层的制备:向聚乙烯微球加入聚乙烯微球质量20倍的甲苯,向其中加入乙烯基硅烷偶联剂,在90℃下回流反应28小时,过滤干燥后制得聚乙烯粉末,然后将聚乙烯粉末与粘结剂混合,依次经过搅拌分散制得安全涂层浆料;其中,乙烯基硅烷偶联剂3.5wt%,粘结剂10wt%,聚乙烯微球86.5wt%,聚乙烯微球为d50=1μm的低密度聚乙烯微球,乙烯基硅烷偶联剂为三叔丁氧基乙烯基硅烷,粘结剂为聚偏氟乙烯。

安全涂层涂覆:正极片涂覆安全涂层浆料制得具有安全涂层的正极极片,涂覆厚度为4μm,负极片涂覆安全涂层浆料制得具有安全涂层的正极极片,涂覆厚度为3.5μm,隔膜涂覆安全涂层浆料制得具有安全涂层的隔膜,涂覆厚度为0.5μm。

试验电芯的组装:将负极片、正极片和隔膜按照叠片电池的制备工艺制备好电池;对电池进行预充、化成和抽空后,分别进行一次分容和二次分容,得到试验电芯。

对比例1:本对比例采用正极、负极和隔膜组装成软包装锂离子电池,正负极片和隔膜都不含涂层;将所制备的负极片、正极片和隔膜按照叠片电池的制备工艺制备好电池;对电池进行预充、化成和抽空后,分别进行一次分容和二次分容,得到试验电芯。

对比例2:本对比例采用正极、负极和隔膜组装成软包装锂离子电池;正负极片不设有涂层,隔膜设有2μm厚的现有陶瓷涂层;将所制备的负极片、正极片和设有2μm陶瓷涂层隔膜按照叠片电池的制备工艺制备好电池;对电池进行预充、化成和抽空后,分别进行一次分容和二次分容,得到试验电芯。

上述实施例和对比例中正极片和负极片通过以下方法制得:

正极片的制备:将正极活性材料与导电剂(sp)、粘接剂溶液(pvdf)按照质量比93:3:4的比例混合均匀,在铝箔上进行涂布,干燥和碾压,所用正极活性材料为nmc体系活性材料,即镍钴锰酸锂体系正极材料。

负极片的制备:将石墨负极、导电剂(sp)、增稠剂(cmc)、粘接剂sbr按照94:2:1.5:2.5的重量比例混合搅拌均匀后,涂布在铜箔表面,经过干燥和碾压,得到负极极片。

性能测试:

对所有实施例和对比例内阻测试和安全试验测试;电芯的内阻测试状态为50%soc状态,安全测试状态为100%soc状态。安全测试试验包括针刺试验和热箱试验。

具有测试结果如表1所示:

实验结论:本发明所涉及的安全涂层能够有效改善nmc体系的针刺安全特性和热箱安全特性,并且对电池的直流内阻和交流内阻影响不超过20%,具备改善电池安全的条件。

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