一种锂离子电池复合极片及其制备方法以及一种锂离子电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池复合极片及其制备方 法以及一种锂离子电池。
【背景技术】
[0002] 为了提高电动汽车的续航里程，满足社会的切实需求，开发设计高能量密度的锂 离子电池已成锂电行业的必然趋势。然而，高能量的锂离子电池在滥用状态时（针刺、挤 压、短路、过充等），容易出现爆炸或起火等安全事故，因此锂离子电池的安全性设计将面临 着更大的挑战。
[0003] 如何提高锂离子电池的安全性是锂离子电池行业亟待解决的技术难题。引起锂离 子电池安全隐患的主要问题是电池内部发生不可逆的电化学副反应，最终导致电池产生热 失控。因此，在电池内部发生热失控之前，实现电池内部的自我保护，是实现电池安全性的 重要保障。
[0004] 行业内主要利用提高极片的耐高温物理性能，比如在极片表面涂覆三氧化二铝。 但单纯的物理性能并不能阻止电池温度的进一步升高，无法高效地保障电池的安全性。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种锂离子电池复合极片及其制备 方法以及一种锂离子电池，采用本发明提供的锂离子电池复合极片可以抑制电池温度升 高，保障电池的安全性。
[0006] 本发明提供了一种锂离子电池复合极片，其特征在于，包括电池极片以及复合于 所述电池极片表面的功能性涂层，所述功能性涂层由功能性物质和粘合剂制备而成，所述 功能性物质选自含磷化合物、含氮化合物和无机硅类化合物中的一种或多种，所述电池极 片为电池正极和/或电池负极。
[0007] 优选的，所述功能性物质选自季戊四醇三聚氰胺磷酸酯及其盐类、聚磷酸铵、聚磷 酰胺类化合物、有机磷腈聚合物、聚硅氧烷类化合物和硫脲类化合物中的一种或多种。
[0008] 优选的，所述功能性物质选自三聚氰胺氰尿酸盐、季戊四醇三聚氰胺磷酸酯、多聚 磷酸铵、聚二甲基硅氧烷和三聚氰胺焦磷酸盐中的一种或多种。
[0009] 优选的，所述功能性物质和粘合剂的质量比为（90~99) : (1~10)。
[0010] 优选的，所述功能性涂层的单面厚度为3~6 μπι。 toon] 优选的，所述粘结剂为聚偏氟乙烯及其共聚物、丙烯酸及其共聚物、丙烯酸酯及其 共聚物、聚乙烯醇、羧甲基纤维和聚氨酯中的一种或多种。
[0012]优选的，所述正极的活性物质选自 LiFeP04、LiMn204、LiCo02、LiV 205、LiNi02、 LiNi (1 x y)C〇xAly02、LiNi u " n)C〇niMnn02和 LiCo zNi u ,)02材料中的一种或多种，其中，0 彡 x 彡 I， 0 ^ y ^ I? x+y = m+n = I ^ z ^ I ；
[0013] 所述负极的活性物质选自石墨、中间相碳微球和硅基材料中的一种或多种。
[0014] 本发明还提供了一种锂离子电池复合极片的制备方法，包括以下步骤：
[0015] A)将功能性物质和粘合剂分散于溶剂中，得到混合浆料，所述功能性物质选自含 磷化合物、含氮类化合物和无机硅类化合物中的一种或多种；
[0016] B)将所述混合浆料涂覆于电池极片表面，烘干，得到锂离子电池复合极片，所述电 池极片为电池正极和/或电池负极。
[0017] 优选的，所述涂覆的方式选自转移涂覆、浸涂、刮涂、凹版涂覆、喷涂或丝网印刷。
[0018] 本发明还提供了一种锂离子电池，包括电池正极、电池负极、隔膜和电解液，所述 电池正极和/或电池负极为上述锂离子电池复合极片或上述制备方法制备得到的锂离子 电池复合极片。
[0019] 与现有技术相比，本发明提供了一种锂离子电池复合极片，包括电池极片以及复 合于所述电池极片表面的功能性涂层，所述功能性涂层由功能性物质和粘合剂制备而成， 所述功能性物质选自含磷化合物、含氮化合物和无机硅类化合物中的一种或多种，所述电 池极片为电池正极和/或电池负极。
[0020] 本发明提供的锂离子电池复合极片在电池极片表面涂覆了一层功能性涂层，该功 能性涂层在锂离子电池温度升高时，可以快速吸收电池的多余热量，作为反应熵，自发地响 应化学反应，在电池极片表面生成保护层，一方面可以有效抑制电池的温度的继续升高，另 一方面可以钝化电池阴阳极的活性层，从根源上控制电池的安全隐患，保障电池的安全性。 另外，由于本发明的功能涂层硬度较小，可以减少电池制作过程中的工艺损耗，从而降低电 池的生产成本。
[0021] 结果表明，本发明提供的锂离子电池复合极片在进行电池安全测试时，具有优越 的安全性能。并且表现出良好的电化学性能，将所述复合极片制备成锂离子电池，其在1500 个循环周期内的容量保持率> 85%，倍率性能在3C时，容量保持率> 95%。
【具体实施方式】
[0022] 本发明提供了一种锂离子电池复合极片，包括电池极片以及复合于所述电池极片 表面的功能性涂层，所述功能性涂层由功能性物质和粘合剂制备而成，所述功能性物质选 自含磷化合物、含氮化合物和无机硅类化合物中的一种或多种，所述电池极片为电池正极 和/或电池负极。
[0023] 本发明提供的锂离子电池复合极片包括电池极片。所述电池极片可以为电池正 极，也可以为电池负极，或者是电池正极以及电池负极。
[0024] 在本发明中，所述电池正极的活性物质选自LiFeP04、LiMn20 4、LiCo02、LiV205、 LiNi02、LiNiu x y)C〇xAly02、LiNiu " n)C〇niMnn02和 LiCo zNiu ,)02材料中的一种或多种，其中， l，0<y< 1，x+y = I ;0<m< 1，0<η< l，m+n = I ;0 < z < 1 ;在本发明的一 些实施例中，所述电池正极的活性物质为LiNi1/3C〇1/3Mn1/30 2，在本发明的另一些实施例中， 所述电池正极的活性物质为LiFeP04。
[0025] 本发明对所述电池正极的制备方法并没有特殊限制，本领域技术人员公知的电池 正极的制备方法即可。在本发明中，优选按照下述方法进行制备：
[0026] al)将电池正极的活性物质、导电剂和粘结剂分散于溶剂中，得到正极浆料；
[0027] bl)将所述正极浆料涂覆于正极集流体上，干燥后进行辊压，得到电池正极。
[0028] 本发明首先将所述电池正极的活性物质、导电剂和粘结剂分散于溶剂中，得到正 极浆料。其中，本发明对所述导电剂和粘结剂的种类并没有特殊限制，本领域技术人员公知 的导电剂和粘结剂即可。在本发明中，所述导电剂优选为乙炔黑、Super P、Super S、350G、 碳纤维（VGCF)、碳纳米管（CNTs)、科琴黑（KetjenblackEC300J、Ket jenblackEC600JD、 Carbon ECP、Carbon ECP600JD)等，所述粘结剂优选为丁苯橡胶类、聚丙稀酸类、LA型水性 粘结剂、含氟烯烃聚合物等正极常用粘结剂。本发明对所述溶剂的种类并没有特殊限制，本 领域技术人员公知的溶剂即可，在本发明中，所述溶剂优选为去离子水或NMP。
[0029] 本发明对所述分散的方法并没有特殊限制，本领域技术人员公知的分散方法即 可。
[0030] 得到正极浆料后，本发明将所述正极浆料涂覆与正极集流体上，本发明对所述正 极集流体的种类并没有特殊限制，本领域技术人员公知的正极集流体即可，在本发明中，所 述正极集流体选自错箱。
[0031] 本发明对将所述正极浆料涂覆于正极集流体上的方式并没有特殊限制，可以选自 转移涂覆、浸涂、刮涂或挤压涂覆。
[0032] 将所述正极浆料涂覆于正极集流体上后，在涂布机烘箱内进行分段烘干。在本发 明中，所述的涂布烘箱温度为70~130°C。涂布结束后，进行辊压的操作，得到电池正极。其 中，本发明对所述辊压的具体方法并没有特殊限制，本领域技术人员公知的辊压方法即可。
[0033] 在本发明中，所述负极的活性物质选自石墨、中间相碳微球和硅基材料中的一种 或多种。在本发明的一些实施例中，所述负极活性物质选自石墨粉。
[0034] 本发明对所述电池负极的制备方法并没有特殊限制，本领域技术人员公知的电池 负极的制备方法即可。在本发明中，优选按照下述方法进行制备：
[0035] a2)将电池负极的活性物质、导电剂、增稠剂和粘结剂分散于溶剂中，得到负极浆 料；
[0036] b2)将所述负极浆料涂覆于负极集流体上，干燥后进行辊压，得到电池负极。
[0037] 本发明首先将所述电池负极的活性物质、导电剂、增稠剂和粘结剂分散于溶剂 中，得到负极浆料。其中，本发明对所述导电剂、增稠剂和粘结剂的种类并没有特殊限制， 本领域技术人员公知的导电剂和粘结剂即可。在本发明中，所述导电剂优选为乙炔黑、 Super P、Super S