專利名稱：一種大功率高安全性鋰離子二次電池及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大功率高安全性動(dòng)力鋰離子二次電池，特別涉及一種基于非水電解質(zhì)的大功率高安全性動(dòng)力鋰離子二次電池及其制備方法。
背景技術(shù)：
鋰離子動(dòng)力電池項(xiàng)目是當(dāng)前國(guó)際上新興產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)正處于朝陽(yáng)時(shí)期。全世界的石油能源危機(jī)，環(huán)境污染引發(fā)環(huán)境危機(jī)，都在呼喚清潔的、可循環(huán)使用的新能源。全世界都在加大對(duì)風(fēng)能、水能、太陽(yáng)能、核能的開(kāi)發(fā)利用和研究?？梢赞D(zhuǎn)化為電能的資源很多，但電能要擴(kuò)大應(yīng)用場(chǎng)合必須解決儲(chǔ)能問(wèn)題。電池是儲(chǔ)存電能最好的設(shè)施。鋰離子動(dòng)力電池另一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域是電動(dòng)汽車，動(dòng)力電池作為電動(dòng)汽車的能量來(lái)源，是電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)鏈的核心，其作用相當(dāng)于傳統(tǒng)汽車的“汽油”。電池材料的電化學(xué)特性決定了電池的基本性能，如容量、功率和安全性，是電動(dòng)汽車能否快速發(fā)展的關(guān)鍵因素。磷酸鐵鋰動(dòng)力鋰離子電池是一種綠色高能可充電電池。由于它具有電壓高，比能量大，充放壽命長(zhǎng)，放電性能穩(wěn)定，比較安全，無(wú)污染等特點(diǎn)，深受社會(huì)和用戶的歡迎。與鎳鎘、鎳氫等電池相比，鋰離子電池有著明顯的優(yōu)勢(shì)。它充分體現(xiàn)了高比能量電池的優(yōu)越性。磷酸鐵鋰動(dòng)力電池工作原理是橄欖石結(jié)構(gòu)的LiFePCM作為電池的正極，由鋁箔與電池正極連接，中間是聚合物的隔膜，它把正極與負(fù)極隔開(kāi)，但鋰離子Li+可以通過(guò)而電子 e-不能通過(guò)，右邊是由碳(石墨)組成的電池負(fù)極，由銅箔與電池的負(fù)極連接。電池的上下端之間是電池的電解質(zhì)，電池由鋁塑復(fù)合膜外殼密閉封裝。LiFePCM電池在充電時(shí)，正極中的鋰離子Li+通過(guò)聚合物隔膜向負(fù)極遷移；在放電過(guò)程中，負(fù)極中的鋰離子Li+通過(guò)隔膜向正極遷移。鋰離子電池就是因鋰離子在充放電時(shí)來(lái)回遷移而命名的。其工作原理是1、電池充電時(shí)，Li+從磷酸鐵鋰晶體的010面遷移到晶體表面，在電場(chǎng)力的作用下，進(jìn)入電解液，穿過(guò)隔膜，再經(jīng)電解液遷移到石墨晶體的表面，然后嵌入石墨晶格中。與此同時(shí)，電子經(jīng)導(dǎo)電體流向正極的鋁箔集電極，經(jīng)極耳、電池極柱、外電路、負(fù)極極柱、負(fù)極耳流向負(fù)極的銅箔集流體，再經(jīng)導(dǎo)電體流到石墨負(fù)極，使負(fù)極的電荷達(dá)至平衡。鋰離子從磷酸鐵鋰脫嵌后，磷酸鐵鋰轉(zhuǎn)化成磷酸鐵。2、電池放電時(shí)，Li+從石墨晶體中脫嵌出來(lái)，進(jìn)入電解液，穿過(guò)隔膜，再經(jīng)電解液遷移到磷酸鐵鋰晶體的表面，然后重新經(jīng)010面嵌入到磷酸鐵鋰的晶格內(nèi)。與此同時(shí)，電池經(jīng)導(dǎo)電體流向負(fù)極的銅箔集電極，經(jīng)極耳、電池負(fù)極柱、外電路、正極極柱、正極極耳流向電池正極的鋁箔集流體，再經(jīng)導(dǎo)電體流到磷酸鐵鋰正極，使正極的電荷達(dá)至平衡。從磷酸鐵鋰電池的工作原理可知，磷酸鐵鋰電池的充放電過(guò)程需要鋰離子和電子的共同參與，而且鋰離子的遷移速度與電子的遷移速度要達(dá)至平衡。這就要求鋰離子電池的正負(fù)電極必須是離子和電子的混合導(dǎo)體，而且其離子導(dǎo)電能力和電子導(dǎo)電能力必須一致。但是眾所周知，磷酸鐵鋰的導(dǎo)電性能很差。而石墨負(fù)極的導(dǎo)電性雖然要好一些，但是要實(shí)現(xiàn)大倍率放電時(shí)，仍然需要改善負(fù)極的導(dǎo)電性，使其的電子導(dǎo)電能力與鋰離子從石墨中
3脫嵌的能力達(dá)至平衡。為了解決磷酸鐵鋰電池正負(fù)極的導(dǎo)電問(wèn)題，1、必須在電池的正負(fù)極中加入導(dǎo)電劑，使之在電池的活性材料中形成有效的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。2、如果將電池的離子傳導(dǎo)能力設(shè)為I， 電子傳導(dǎo)能力設(shè)為E，則理論上I =E ;3、為了保證電池在充電和放電過(guò)程中，電荷保持動(dòng)態(tài)平衡1正極=I電解液=I隔膜=I電解液=I負(fù)極，E正極=E正極集流體=E極耳= E正極柱=E外電路=E負(fù)極柱=E負(fù)極耳=E負(fù)極集流體=E負(fù)極。目前大容量磷酸鐵鋰動(dòng)力鋰電池的單體電池還存在很多問(wèn)題，主要是在產(chǎn)品一致性，安全性方面。我國(guó)當(dāng)前發(fā)生了多起的動(dòng)力鋰電池燃燒、爆炸、使用壽命縮短等安全問(wèn)題， 主要原因就是還沒(méi)有從根本上解決電池的安全性問(wèn)題。在某些極端條件下，電池仍可能發(fā)生起火、爆炸?，F(xiàn)有技術(shù)制作的磷酸鐵鋰動(dòng)力電池存在以下缺點(diǎn)一是有機(jī)隔離膜僅能承受100 多攝氏度，超過(guò)這個(gè)溫度，有機(jī)隔離膜會(huì)發(fā)生熔融，從而導(dǎo)致電池內(nèi)部全面短路，最后引起爆炸起火；二是磷酸鐵鋰導(dǎo)電性差，電池高功率放電能力差。為了克服上述缺點(diǎn)，公開(kāi)號(hào)為CN1988M1A，2007年6月27日公開(kāi)的中國(guó)發(fā)明專利公開(kāi)了一種鋰離子電池，該電池包括電極組和非水電解液，所述電極組和非水電解液密封在電池殼體內(nèi)，所述電極組包括正極、負(fù)極及隔膜，其中，所述隔膜為陶瓷隔膜。該鋰離子電池具有良好的高溫穩(wěn)定性和安全性能。但這種隔膜加工難度大，生產(chǎn)成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中鋰離子電池放電倍率低、極端條件下起火爆炸等缺點(diǎn)，提供一種內(nèi)阻小，功率高，在極端條件下不會(huì)起火爆炸，安全性好，易生產(chǎn)，成品率高的高功率鋰離子二次電池。本發(fā)明的另一目的是提供上述鋰離子二次電池的制備方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明提供的高功率鋰離子二次電池包括正極集流體和附著在該正極集流體上的正極材料組成的正極片、負(fù)極集流體和附著在該負(fù)極集流體上的負(fù)極材料組成的負(fù)極片、隔離膜、電解液和外包裝殼，正極集流體和負(fù)極集流體為金屬箔，該金屬箔經(jīng)粗化處理后表面粗糙，其中正極片或/和負(fù)極片表面涂有二氧化鈦隔離層。所述二氧化鈦隔離層由二氧化鈦漿料涂覆而成。所述二氧化鈦漿料的組成為二氧化鈦粉體、PVDF和NMP。所述二氧化鈦粉體為納米二氧化鈦。所述納米二氧化鈦粉體細(xì)小微粒的尺寸為30-100納米。所述二氧化鈦隔離層的涂覆量為二氧化鈦固體量為10_40g/m2。所述正極集流體優(yōu)選鋁箔，負(fù)極集流體優(yōu)選銅箔。所述表面粗糙的情形優(yōu)選正負(fù)極集流體上有密集且細(xì)致的壓紋，壓紋所形成的突起的高度和寬度為10-100微米，形成的壓下去的槽的深度和寬度為10-100微米。上述大功率高安全性鋰離子二次電池的制備方法包括以下步驟a.正極片制備將稱量計(jì)量的正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘合劑和溶劑混合，攪拌均勻后，涂布到經(jīng)過(guò)粗化處理的正極集流體上，干燥，輥壓；
b.負(fù)極片制備將稱量計(jì)量的碳材料、導(dǎo)電劑、粘合劑、和溶劑混合，攪拌均勻后， 涂布到經(jīng)過(guò)粗化處理的負(fù)極集流體上，干燥，輥壓；c.在上述正極片或/和負(fù)極片上涂覆二氧化鈦漿料形成隔離層，干燥；d.將涂有二氧化鈦隔離層的正極片和負(fù)極片輥壓至所需厚度，切成設(shè)計(jì)的尺寸， 待用；e.將正極片、隔膜、負(fù)極片疊放并壓緊，焊極耳并裝入外包裝殼中；f.頂封側(cè)封；g.電池經(jīng)干燥后，注入電解液；h.電池化成；i.抽氣封口 ；j.電池分容。所述二氧化鈦漿料配制方法為a.配制10% PVDF膠液，計(jì)量稱取10份PVDF、90份NMP，在真空攪拌機(jī)中充分?jǐn)嚢柚罰VDF完全溶解，待用。b. 二氧化鈦膠料配制，計(jì)量稱取20份到100份10 % PVDF膠液，加入80_98份二氧化鈦，充分?jǐn)嚢璺稚⒕鶆?，并加入NMP稀釋至合適的粘度，待涂布。本發(fā)明的有益的效果相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)來(lái)說(shuō)，對(duì)正負(fù)集流體進(jìn)行粗化處理，其表面粗糙，增加了正負(fù)集流體的比表面積，從而增大了正負(fù)極活性物質(zhì)與正負(fù)集流體的接觸面積，使電池的內(nèi)阻可大幅度降低，從而大幅度提高了大電流放電能力內(nèi)阻小，功率高；正負(fù)極片(或單獨(dú)一極片)表面涂覆二氧化鈦隔離層，二氧化鈦(亦稱鈦白粉)的熔點(diǎn)為1830 1850°C，且相對(duì)其他許多涂料來(lái)說(shuō)，二氧化鈦的表面積較大。基于二氧化鈦的上述物理性能，用二氧化鈦粉體涂覆形成的隔離層可耐溫1830 1850°C，可保證電池在某種極端條件下(嚴(yán)重?cái)D壓、碰撞等情況造成的內(nèi)、外短路)的安全性，即使高溫造成有機(jī)隔離膜熔融的情況下，二氧化鈦隔離層仍可有效隔離正負(fù)極，保證不起火、不爆炸。由于涂覆二氧化鈦的工藝較成熟，因此該電池易生產(chǎn)，成品率高。


圖1是本發(fā)明的大功率高安全性鋰離子二次電池剖面圖。圖2是制造本發(fā)明的大功率高安全性鋰離子二次電池的流程圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明提供的大功率高安全性鋰離子二次電池，包括正極集流體和附著在該正極集流體上的正極材料及涂覆在正極片上的二氧化鈦隔離層組成的正極片1、 負(fù)極集流體和附著在該負(fù)極集流體上的負(fù)極材料及涂覆在負(fù)極片上的二氧化鈦隔離層組成的負(fù)極片2、隔離膜3、電解液和外包裝殼4。正極集流體和負(fù)極集流體為金屬箔，該金屬箔經(jīng)粗化處理后表面粗糙，其中正極片的組成及其含量為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，一般來(lái)說(shuō)含有正極活性物質(zhì)、 導(dǎo)電組分和粘合劑等。本發(fā)明公開(kāi)的正極材料的組分和含量(相對(duì)正極材料總質(zhì)量的質(zhì)量百分比)為正極活性物質(zhì)選用磷酸亞鐵鋰，含量為80-98% ；導(dǎo)電劑選自碳納米管、納米碳纖維、石墨、碳黑的一種或多種，含量為1-10%;粘合劑選自包括PTFE、PVDF等至少一種，含量為 1-10%。負(fù)極片的組成及其含量為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，一般來(lái)說(shuō)含有負(fù)極活性物質(zhì)、 導(dǎo)電組分和粘合劑等。本發(fā)明公開(kāi)的負(fù)極材料的組分和含量(相對(duì)負(fù)極材料總質(zhì)量的質(zhì)量百分比)為負(fù)極活性物質(zhì)為碳材料，碳材料90-98% ；導(dǎo)電劑選自碳納米管、納米碳纖維、 石墨、碳黑的一種或多種，含量為1-5% ；粘合劑選自包括聚四氟乙烯(PTFE)、丁苯橡膠 (SBR)、羥甲基纖維素(CMC)、羥丙基甲基纖維素(MC)、聚偏二氟乙烯(PVDF)的一種或多種， 含量為1-5% ο隔離膜、電解液和外包裝殼均為本技術(shù)領(lǐng)域的公知技術(shù)，沒(méi)有特別限制，均可從市場(chǎng)上購(gòu)得。隔離膜可采用聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)復(fù)合隔膜；外包裝殼可采用鋁塑膜材料。正負(fù)極集流體的粗化處理可使用以下方法1、用帶有預(yù)定紋路的模具在鋁箔、銅箔上壓出密集且細(xì)致的紋路，模具可以是帶有預(yù)定紋路的上下滾筒，也可以是帶有預(yù)定紋路上下平面模具。壓紋深度和寬度約為 10-100微米(控制不能壓穿)，即所形成的壓下去的槽的深度和寬度約為10-100微米，相應(yīng)的所形成的突起的高度和寬度也為10-100微米，壓紋可以是各種花紋圖案。2、為了加強(qiáng)粗化效果，把超聲波裝置引入到上述模具上，利用超聲波的高頻振蕩獲得理想的粗化效果。 3、用激光對(duì)集流體表面進(jìn)行刻蝕粗化。下面結(jié)合實(shí)施例更詳細(xì)地描述本發(fā)明。下列實(shí)施例為鋰離子二次電池的制備(見(jiàn)圖2)。實(shí)施例一正極粘合劑制備計(jì)量稱取3份PVDF、40份氮甲基砒咯烷酮(NMP)(溶劑)，充分?jǐn)嚢柚罰VDF完全溶解。正極漿料制備計(jì)量稱取93份鈷酸鋰(D50 :5 μ )、1份納米碳纖維、1份納米碳粉、 2份導(dǎo)電石墨，加入已配制好的正極粘合劑溶液，攪拌均勻。負(fù)極粘合劑制備計(jì)量稱取1. 6份CMC、100份純水，充分?jǐn)嚢柚罜MC完全溶解，然后放入2. 4份SBR，攪拌至分散均勻。負(fù)極漿料制備計(jì)量稱取94. 5份碳材料、1份納米碳纖維、0. 5份納米碳粉、加入已配制好的負(fù)極粘合劑，攪拌均勻。正負(fù)極集流體鋁箔銅箔的壓紋粗化處理用帶有預(yù)定凸起紋路的上下滾筒在集流體鋁箔、銅箔上壓制出所需的紋路，該模具的凸起紋路的高度和寬度為10微米，凹槽紋路的深度和寬度為10微米。極片制備將正極漿料均勻涂布到經(jīng)粗化處理的集流體鋁箔上，負(fù)極漿料均勻涂布到經(jīng)粗化處理的集流體銅箔上，烘干，輥壓至所需厚度。配制10% PVDF (聚偏氟乙烯)膠液，計(jì)量稱取10份PVDF、90份NMP，在真空攪拌機(jī)中充分?jǐn)嚢柚罰VDF完全溶解，待用；
計(jì)量稱取20份10% PVDF膠液，加入90份二氧化鈦粉體，充分?jǐn)嚢璺稚⒕鶆?，并加入NMP稀釋至合適的粘度制成二氧化鈦漿料，待涂布；根據(jù)極片表面的面積以二氧化鈦固體含量為10g/m2的量稱取相應(yīng)量的二氧化鈦漿料，在上述正極片上涂覆二氧化鈦漿料形成二氧化鈦隔離層，干燥；然后將正極片和負(fù)極片烘干，輥壓至所需厚度，并裁切成設(shè)計(jì)所需極片尺寸。裝配、化成把上面制作好的若干正極片、PP或PE復(fù)合隔膜、若干負(fù)極片疊放并壓緊，焊極耳并裝入鋁塑膜殼體中，進(jìn)行頂封側(cè)封，電池經(jīng)過(guò)嚴(yán)格干燥后，在干燥環(huán)境下注入電解液，然后進(jìn)行充放電化成，抽氣封口并分容，即完成了大功率高安全性鋰離子二次電池制作。實(shí)施例二 正極粘合劑制備計(jì)量稱取6份PVDF、40份NMP，充分?jǐn)嚢柚罰VDF完全溶解。正極漿料制備計(jì)量稱取89份磷酸亞鐵鋰、2份碳納米管、1份納米碳粉、2份導(dǎo)電石墨、加入已配制好的正極粘合劑溶液，攪拌均勻。負(fù)極粘合劑制備計(jì)量稱取1. 8份CMC、100份純水，充分?jǐn)嚢柚罜MC完全溶解，然后放入2. 2份SBR，攪拌至分散均勻。負(fù)極漿料制備計(jì)量稱取94. O份碳材料、1. 5份納米碳纖維、0. 5份納米碳粉、加入已配制好的負(fù)極粘合劑，攪拌均勻。正負(fù)極集流體鋁箔銅箔的壓紋粗化處理用帶有預(yù)定凸起紋路的平面模具在集流體鋁箔、銅箔上壓制出所需的紋路，該模具的凸起紋路的高度和寬度為100微米，凹槽紋路的深度和寬度為100微米。極片制備將正極漿料均勻涂布到經(jīng)粗化處理的集流體鋁箔上，負(fù)極漿料均勻涂布到經(jīng)粗化處理的集流體銅箔上，烘干，輥壓至所需極片厚度。二氧化鈦漿料的配制配制10% PVDF (聚偏氟乙烯)膠液，計(jì)量稱取10份PVDF、90份NMP，在真空攪拌機(jī)中充分?jǐn)嚢柚罰VDF完全溶解，待用；計(jì)量稱取100份10% PVDF膠液，加入98份二氧化鈦粉體，充分?jǐn)嚢璺稚⒕鶆颍⒓尤隢MP稀釋至合適的粘度制成二氧化鈦漿料，待涂布；根據(jù)極片表面的面積以二氧化鈦固體含量為40g/m2的量稱取相應(yīng)量的二氧化鈦漿料，在上述負(fù)極片上涂覆二氧化鈦漿料形成二氧化鈦隔離層，干燥；然后將正極片和負(fù)極片烘干，輥壓至所需厚度，并裁切成設(shè)計(jì)所需極片尺寸。裝配、化成把上面制作好的若干正極片、PP或PE復(fù)合隔膜、若干負(fù)極片疊放并壓緊，焊極耳并裝入鋁塑膜殼體中，進(jìn)行頂封側(cè)封，電池經(jīng)過(guò)嚴(yán)格干燥后，在干燥環(huán)境下注入電解液，然后進(jìn)行充放電化成，抽氣封口并分容，即完成了大功率高安全性鋰離子二次電池制作。實(shí)施例三其它步驟同實(shí)施例二，僅正負(fù)極集流體鋁箔銅箔的壓紋粗化處理、二氧化鈦漿料的配制及二氧化鈦隔離層涂覆不同，即正負(fù)極集流體鋁箔銅箔的壓紋粗化處理用激光對(duì)鋁箔銅箔表面進(jìn)行刻蝕粗化。 采用本領(lǐng)技術(shù)人員所公知的激光儀對(duì)正集流體鋁箔和負(fù)集流體銅箔表面進(jìn)行刻蝕粗化，控
7制不要刻穿，可采用市面上通用的激光打標(biāo)機(jī)對(duì)集流體表面進(jìn)行刻蝕。二氧化鈦漿料的配制配制10% PVDF (聚偏氟乙烯)膠液，計(jì)量稱取10份PVDF、90份NMP，在真空攪拌機(jī)中充分?jǐn)嚢柚罰VDF完全溶解，待用；計(jì)量稱取20份10% PVDF膠液，加入80份納米二氧化鈦粉體，其中二氧化鈦細(xì)小微粒規(guī)格為30-60納米，充分?jǐn)嚢璺稚⒕鶆?，并加入NMP稀釋至合適的粘度制成二氧化鈦漿料，待涂布；根據(jù)極片表面的面積以二氧化鈦固體含量為10g/m2的量稱取相應(yīng)量的納米二氧化鈦漿料在正極片和負(fù)極片上均涂覆納米二氧化鈦漿料形成二氧化鈦隔離層，干燥。實(shí)施例四其它步驟同實(shí)施例二，僅正負(fù)極集流體鋁箔銅箔的壓紋粗化處理、二氧化鈦漿料的配制及二氧化鈦隔離層涂覆不同，即正負(fù)極集流體鋁箔銅箔的壓紋粗化處理把超聲波裝置引入到用帶有預(yù)定凸起紋路的平面模具上。二氧化鈦漿料的配制配制10% PVDF (聚偏氟乙烯)膠液，計(jì)量稱取10份PVDF、90份NMP，在真空攪拌機(jī)中充分?jǐn)嚢柚罰VDF完全溶解，待用； 計(jì)量稱取100份10% PVDF膠液，加入90份納米二氧化鈦粉體，其中二氧化鈦微粒規(guī)格為60-80納米，充分?jǐn)嚢璺稚⒕鶆?，并加入NMP稀釋至合適的粘度制成納米二氧化鈦漿料，待涂布；根據(jù)極片表面的面積以二氧化鈦固體含量為40g/m2的量稱取相應(yīng)量的納米二氧化鈦漿料在上述正極片和負(fù)極片上均涂覆納米二氧化鈦漿料形成二氧化鈦隔離層，干燥；實(shí)施例五其它步驟同實(shí)施例二，僅二氧化鈦漿料的配制及二氧化鈦隔離層涂覆不同，即二氧化鈦漿料的配制配制10% PVDF (聚偏氟乙烯)膠液，計(jì)量稱取10份PVDF、90份NMP，在真空攪拌機(jī)中充分?jǐn)嚢柚罰VDF完全溶解，待用；計(jì)量稱取80份10% PVDF膠液，加入92份納米二氧化鈦粉體，其中二氧化鈦細(xì)小微粒規(guī)格為80-100納米，充分?jǐn)嚢璺稚⒕鶆颍⒓尤隢MP稀釋至合適的粘度制成二氧化鈦漿料，待涂布；根據(jù)極片表面的面積以二氧化鈦固體含量為30g/m2的量稱取相應(yīng)量的二氧化鈦漿料在上述正極片和負(fù)極片上均涂覆納米二氧化鈦漿料形成二氧化鈦隔離層，干燥；上述實(shí)施例中的百分比均為重量百分比，份數(shù)均為重量份。本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，粗化處理還可以是其他方式，只要達(dá)到正負(fù)集流體表面粗糙，比表面積增大的效果就落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。正負(fù)集流體表面粗糙也可以是多種形式的，如可以是各種花紋、凸起、凹坑、砂狀等。通過(guò)上述實(shí)施例得出的鋰離子二次電池，由于對(duì)集流體進(jìn)行了粗化處理和對(duì)極片表面進(jìn)行了涂覆二氧化鈦隔離層處理，增大了正負(fù)極物質(zhì)與集流體的接觸面積，提高導(dǎo)電、 導(dǎo)熱性能，減少了電池內(nèi)阻，從而大幅度提高了大電流放電能力和極端條件的安全性。
權(quán)利要求
1.一種大功率高安全性動(dòng)力鋰離子二次電池，包括正極集流體和附著在該正極集流體上的正極材料組成的正極片、負(fù)極集流體和附著在該負(fù)極集流體上的負(fù)極材料組成的負(fù)極片、隔離膜、電解液和外包裝殼，正極集流體和負(fù)極集流體為金屬箔，該金屬箔經(jīng)粗化處理后表面粗糙，其特征是正極片或/和負(fù)極片表面涂有二氧化鈦隔離層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子二次電池，其特征是二氧化鈦隔離層由二氧化鈦漿料涂覆而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子二次電池，其特征是所述二氧化鈦漿料的組成為二氧化鈦粉體、PVDF和NMP。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子二次電池，其特征是二氧化鈦粉體為納米二氧化鈦。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子二次電池，其特征是納米二氧化鈦粉體細(xì)小微粒的尺寸為30-100納米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子二次電池，其特征是二氧化鈦隔離層的涂覆量為二氧化鈦固體量為10-40g/m2。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸鐵鋰動(dòng)力鋰離子二次電池，其特征是所述正極集流體為鋁箔，負(fù)極集流體為銅箔。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子二次電池，其特征是所述表面粗糙是正負(fù)極集流體上有密集且細(xì)致的壓紋，壓紋所形成的突起的高度和寬度為10-100微米，形成的壓下去的槽的深度和寬度為10-100微米。
9.制備上述權(quán)利要求1-8之所述的大功率高安全性動(dòng)力鋰離子二次電池的方法，包括以下步驟a.正極片制備將稱量計(jì)量的正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘合劑和溶劑混合，攪拌均勻后，涂布到經(jīng)過(guò)粗化處理表面粗糙的正極集流體上，干燥，輥壓；b.負(fù)極片制備將稱量計(jì)量的碳材料、導(dǎo)電劑、粘合劑、和溶劑混合，攪拌均勻后，涂布到經(jīng)過(guò)粗化處理表面粗糙的負(fù)極集流體上，干燥，輥壓；c.在上述正極片或/和負(fù)極片上涂覆二氧化鈦漿料形成二氧化鈦隔離層，干燥；d.將制備好的正極片和負(fù)極片輥壓至所需厚度，切成設(shè)計(jì)的尺寸，待用；e.將正極片、隔膜、負(fù)極片疊放并壓緊，焊極耳并裝入外包裝殼中；f.頂封側(cè)封；g.電池經(jīng)干燥后，注入電解液；h.電池化成；i.抽氣封口；j.電池分容。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的大功率高安全性鋰離子二次電池的制備方法，所述二氧化鈦漿料配制方法為a.配制10%PVDF膠液，計(jì)量稱取10份PVDF、90份NMP，在真空攪拌機(jī)中充分?jǐn)嚢柚?PVDF完全溶解，待用；b.納米二氧化鈦膠料配制，計(jì)量稱取20份到100份10%PVDF膠液，加入80-98份二氧化鈦，充分?jǐn)嚢璺稚⒕鶆?，并加入NMP稀釋至合適的粘度，待涂布。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種大功率高安全性鋰離子二次電池，包括正極片、負(fù)極片、隔離膜、電解液和外包裝殼，正極集流體和負(fù)極集流體為經(jīng)粗化處理后表面粗糙的金屬箔，其中正極片或/和負(fù)極片表面涂有二氧化鈦隔離層。本發(fā)明還公開(kāi)了上述電池的制備方法，包括以下步驟正極片制備；負(fù)極片制備；在上述正極片或/和負(fù)極片上涂覆二氧化鈦漿料形成隔離層；將正極片、隔膜、負(fù)極片疊放并壓緊，焊極耳并裝入外包裝殼中；頂封側(cè)封；電池經(jīng)干燥后，注入電解液；電池化成；抽氣封口；電池分容。這種結(jié)構(gòu)的鋰離子二次電池內(nèi)阻小，功率高，在極端條件下不會(huì)起火爆炸，安全性好，易生產(chǎn)，成品率高。
文檔編號(hào)H01M10/058GK102386440SQ20111038812
公開(kāi)日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月29日
發(fā)明者李宗厚, 李齊云, 陳建設(shè) 申請(qǐng)人:中山市電贏科技有限公司