本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域,特別是涉及一種新型負(fù)極極片及其應(yīng)用的鋰離子電池。
背景技術(shù):
目前,隨著能源問題、環(huán)境污染等問題日益突出,我國出臺了多項(xiàng)政策鼓勵和推動電動汽車行業(yè)的發(fā)展。鋰離子動力電池具有能量密度高、循環(huán)壽命長、比功率高以及環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)已廣泛應(yīng)用于電動汽車領(lǐng)域。采用能量密度更高的鋰離子電池運(yùn)用于汽車領(lǐng)域正成為一項(xiàng)核心技術(shù),它具有重量輕、儲能大、功率大、無二次污染、壽命長、自放電系數(shù)小、溫度適應(yīng)范圍寬泛,是電動汽車較為理想的車用電池。
鋰離子電池主要由正負(fù)極片、電池隔膜和電解質(zhì)組成,而其中電池隔膜的主要功能是將電池中的正負(fù)極片進(jìn)行隔離,防止正負(fù)極之間發(fā)生短路。目前,電池隔膜大多是微孔聚烯烴隔膜,如聚乙烯、聚丙烯或兩者相互復(fù)合加工而成。對于聚烯烴隔膜來說,其耐高溫性能差,在高溫下具有明顯的熱收縮效應(yīng)問題,以及存在有機(jī)電解液對隔膜的浸潤性差等問題,使得鋰離子電池內(nèi)部會由于溫度過高而引起的熱失控現(xiàn)象,嚴(yán)重影響到鋰離子電池的高溫性能、安全性和熱穩(wěn)定性。
因此,目前迫切需要開發(fā)出一種技術(shù),其可以提高鋰離子電池的安全性和熱穩(wěn)定性,避免由于電池內(nèi)部溫度過高而引起的熱失控現(xiàn)象,顯著提高鋰離子電池的生產(chǎn)質(zhì)量和使用壽命。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
有鑒于此,本發(fā)明的目的是提供一種新型負(fù)極極片及其應(yīng)用的鋰離子電池,其采用的陶瓷隔膜和涂覆有陶瓷層的負(fù)極極片均具備耐高溫性能,可以提高鋰離子電池的安全性和熱穩(wěn)定性,避免由于電池內(nèi)部溫度過高而引起的熱失控現(xiàn)象,顯著提高鋰離子電池的生產(chǎn)質(zhì)量和使用壽命,有利于提高電池生產(chǎn)廠家產(chǎn)品的市場應(yīng)用前景,具有重大的生產(chǎn)實(shí)踐意義。
為此,本發(fā)明提供了一種新型負(fù)極極片,包括負(fù)極集流體,所述負(fù)極集流體的表面涂覆有一層負(fù)極陶瓷層。
其中,所述負(fù)極集流體的左端設(shè)置有負(fù)極極耳,所述負(fù)極集流體的中部和右端表面涂覆有所述負(fù)極陶瓷層。
其中,所述負(fù)極集流體為表面已涂覆有一層負(fù)極漿料的銅箔。
其中,所述負(fù)極陶瓷層的厚度為3μm~5μm;
所述負(fù)極陶瓷層包括質(zhì)量百分比為1%~60%的陶瓷顆粒、1%~50%的粘結(jié)劑和1%-50%的溶劑。
其中,所述負(fù)極陶瓷層中采用的陶瓷顆粒的材質(zhì)包括氧化鎂、氧化鋯、二氧化鈦、氧化銥和三氧化二鋁中的至少一種;
所述陶瓷顆粒的粒徑范圍為300nm~2μm;
所述負(fù)極陶瓷層中的粘結(jié)劑為丁苯橡膠sbr;
所述負(fù)極陶瓷層中的溶劑為n,n二甲基比咯烷酮nmp。
此外,本發(fā)明還提供了一種新型負(fù)極極片應(yīng)用的鋰離子電池,包括有電池電芯和電池殼,所述電池電芯位于所述電池殼中;
所述電池電芯包含有正極極片、負(fù)極極片、電解液和陶瓷隔膜,所述陶瓷隔膜位于所述正極極片和負(fù)極極片之間的位置,所述陶瓷隔膜用于將所述正極極片和負(fù)極極片間隔開。
其中,所述陶瓷隔膜包括隔膜基體,所述隔膜基體表面涂覆有一層隔膜陶瓷層。
其中,所述隔膜基體包括聚乙烯隔膜、聚丙烯隔膜以及由聚丙烯、聚乙烯和聚丙烯隔膜所組成的復(fù)合隔膜中的至少一種;
所述隔膜陶瓷層包括質(zhì)量百分比為1%~60%的陶瓷顆粒、1%~50%的粘結(jié)劑和1%-50%的溶劑。
其中于,所述隔膜陶瓷層中采用的陶瓷顆粒的材質(zhì)包括氧化鎂、氧化鋯、二氧化鈦、氧化銥和三氧化二鋁中的至少一種;
所述陶瓷顆粒的粒徑范圍為500nm~3μm;
所述隔膜陶瓷層中的粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯pvdf;
所述隔膜陶瓷層中的溶劑為n,n二甲基比咯烷酮nmp。
其中,所述負(fù)極極片包括負(fù)極集流體,所述負(fù)極集流體的表面涂覆有一層負(fù)極陶瓷層;
所述負(fù)極集流體為表面已涂覆有一層負(fù)極漿料的銅箔;
所述負(fù)極陶瓷層的厚度為3μm~5μm;
所述負(fù)極陶瓷層包括質(zhì)量百分比為1%~60%的陶瓷顆粒、1%~50%的粘結(jié)劑和1%-50%的溶劑;
所述負(fù)極陶瓷層中采用的陶瓷顆粒的材質(zhì)包括氧化鎂、氧化鋯、二氧化鈦、氧化銥和三氧化二鋁中的至少一種;
所述負(fù)極陶瓷層中采用的陶瓷顆粒的粒徑范圍為300nm~2μm;
所述負(fù)極陶瓷層中的粘結(jié)劑為丁苯橡膠sbr;
所述負(fù)極陶瓷層中的溶劑為n,n二甲基比咯烷酮nmp。
由以上本發(fā)明提供的技術(shù)方案可見,與現(xiàn)有技術(shù)相比較,本發(fā)明提供了一種新型負(fù)極極片及其應(yīng)用的鋰離子電池,其采用的陶瓷隔膜和涂覆有陶瓷層的負(fù)極極片均具備耐高溫性能,可以提高鋰離子電池的安全性和熱穩(wěn)定性,避免由于電池內(nèi)部溫度過高而引起的熱失控現(xiàn)象,顯著提高鋰離子電池的生產(chǎn)質(zhì)量和使用壽命,有利于提高電池生產(chǎn)廠家產(chǎn)品的市場應(yīng)用前景,具有重大的生產(chǎn)實(shí)踐意義。
附圖說明
圖1為本發(fā)明提供的一種新型負(fù)極極片的外觀結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2為現(xiàn)有制備鋰離子電池的傳統(tǒng)工藝路線示意圖;
圖3為對于實(shí)施例1中所制備的鋰離子電池,用直徑為3mm的耐高溫鋼針、以150mm/s的速度,從垂直于電池縱面的方向貫穿該鋰離子電池進(jìn)行針刺測試時(shí),測試時(shí)間、電池電壓、電池溫度之間的曲線示意圖;
圖4為對于實(shí)施例1中所制備的鋰離子電池,用直徑為3mm的耐高溫鋼針、以40mm/s的速度,從垂直于電池縱面的方向貫穿該鋰離子電池進(jìn)行針刺測試時(shí),測試時(shí)間、電池電壓、電池溫度之間的曲線示意圖;
圖5為對于實(shí)施例1中所制備的鋰離子電池,在150℃的熱箱環(huán)境下進(jìn)行熱箱測試時(shí),測試時(shí)間、電池電壓、電池溫度之間的曲線示意圖;
圖6為對于實(shí)施例1中所制備的鋰離子電池進(jìn)行擠壓測試時(shí),測試時(shí)間、電池電壓、電池溫度之間的曲線示意圖;
圖7為對于實(shí)施例1中所制備的鋰離子電池進(jìn)行沖擊測試時(shí),測試時(shí)間、電池電壓、電池溫度之間的曲線示意圖;
圖8為對于實(shí)施例1中所制備的鋰離子電池進(jìn)行短路測試時(shí),測試時(shí)間、電池電流、電池電壓、電池溫度之間的曲線示意圖;
圖9為對于實(shí)施例2中所制備的鋰離子電池,用直徑為3mm的耐高溫鋼針、以150mm/s的速度,從垂直于電池縱面的方向貫穿該鋰離子電池進(jìn)行針刺測試時(shí),測試時(shí)間、電池電壓、電池溫度之間的曲線示意圖;
圖10為對于實(shí)施例2中所制備的鋰離子電池,用直徑為3mm的耐高溫鋼針、以40mm/s的速度,從垂直于電池縱面的方向貫穿該鋰離子電池進(jìn)行針刺測試時(shí),測試時(shí)間、電池電壓、電池溫度之間的曲線示意圖;
圖11為對于實(shí)施例2中所制備的鋰離子電池,在150℃的熱箱環(huán)境下進(jìn)行熱箱測試時(shí),測試時(shí)間、電池電壓、電池溫度之間的曲線示意圖;
圖12為對于實(shí)施例2中所制備的鋰離子電池進(jìn)行擠壓測試時(shí),測試時(shí)間、電池電壓、電池溫度之間的曲線示意圖;
圖13為對于實(shí)施例2中所制備的鋰離子電池進(jìn)行沖擊測試時(shí),測試時(shí)間、電池電壓、電池溫度之間的曲線示意圖;
圖14為對于實(shí)施例2中所制備的鋰離子電池進(jìn)行短路測試時(shí),測試時(shí)間、電池電流、電池電壓、電池溫度之間的曲線示意圖;
圖15為對于對比例中所制備的鋰離子電池,用直徑為3mm的耐高溫鋼針、以150mm/s的速度,從垂直于電池縱面的方向貫穿該鋰離子電池進(jìn)行針刺測試時(shí),測試時(shí)間、電池電壓、電池溫度之間的曲線示意圖;
圖16為對于對比例中所制備的鋰離子電池,用直徑為3mm的耐高溫鋼針、以40mm/s的速度,從垂直于電池縱面的方向貫穿該鋰離子電池進(jìn)行針刺測試時(shí),測試時(shí)間、電池電壓、電池溫度之間的曲線示意圖;
圖17為對于實(shí)對比例中所制備的鋰離子電池,在150℃的熱箱環(huán)境下進(jìn)行熱箱測試時(shí),測試時(shí)間、電池電壓、電池溫度之間的曲線示意圖;
圖18為對于對比例中所制備的鋰離子電池進(jìn)行擠壓測試時(shí),測試時(shí)間、電池電壓、電池溫度之間的曲線示意圖;
圖19為對于對比例中所制備的鋰離子電池進(jìn)行沖擊測試時(shí),測試時(shí)間、電池電壓、電池溫度之間的曲線示意圖;
圖20為對于對比例中所制備的鋰離子電池進(jìn)行短路測試時(shí),測試時(shí)間、電池電流、電池電壓、電池溫度之間的曲線示意圖;
圖中,1為負(fù)極集流體,2為負(fù)極陶瓷層,3為負(fù)極極耳。
具體實(shí)施方式
為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案,下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
參見圖1,本發(fā)明提供了一種新型負(fù)極極片,包括負(fù)極集流體1,所述負(fù)極集流體1的表面涂覆有一層負(fù)極陶瓷層2。
具體實(shí)現(xiàn)上,所述負(fù)極集流體1的左端設(shè)置有負(fù)極極耳3,所述負(fù)極集流體1的中部和右端表面(具體為上下兩側(cè)面)涂覆有所述負(fù)極陶瓷層2。
在本發(fā)明中,具體實(shí)現(xiàn)上,所述負(fù)極陶瓷層的厚度優(yōu)選為3μm~5μm。
在本發(fā)明中,具體實(shí)現(xiàn)上,所述負(fù)極集流體可以為表面已涂覆有一層負(fù)極漿料的銅箔。
在本發(fā)明中,具體實(shí)現(xiàn)上,所述負(fù)極漿料包含質(zhì)量百分比為1%~50%的負(fù)極活性物質(zhì)、1%~50%的導(dǎo)電劑、1%~30%的粘結(jié)劑和1%~30%的溶劑。
在本發(fā)明中,所述負(fù)極漿料中采用的導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑以及溶劑可以為現(xiàn)有常規(guī)的物質(zhì)。具體實(shí)現(xiàn)上,所述導(dǎo)電劑可以包含有碳黑、碳納米管、乙炔黑、導(dǎo)電石墨和石墨烯中的至少一種;所述粘結(jié)劑可以為聚偏氟乙烯pvdf或者丁苯橡膠sbr;所述溶劑可以為n,n二甲基比咯烷酮nmp或者水。
在本發(fā)明中,具體實(shí)現(xiàn)上,所述負(fù)極漿料中的負(fù)極活性物質(zhì)包括天然石墨、人造石墨和中間相碳微球中的至少一種,優(yōu)選為人造石墨。
在本發(fā)明中,具體實(shí)現(xiàn)上,所述負(fù)極集流體表面涂覆的負(fù)極陶瓷層2(即陶瓷漿料的涂覆層)包括質(zhì)量百分比為1%~60%的陶瓷顆粒、1%~50%的粘結(jié)劑和1%-50%的溶劑。
在本發(fā)明中,具體實(shí)現(xiàn)上,所述負(fù)極陶瓷層中的粘結(jié)劑可以為丁苯橡膠sbr,例如是型號為bm-820的sbr粘結(jié)劑;所述負(fù)極陶瓷層中的溶劑可以為n,n二甲基比咯烷酮nmp。
在本發(fā)明中,所述負(fù)極集流體表面涂覆的負(fù)極陶瓷層2中采用的陶瓷顆粒的材質(zhì)包括氧化鎂、氧化鋯、二氧化鈦、氧化銥和三氧化二鋁中的至少一種,可以為這些材質(zhì)任意組合制成的陶瓷顆粒。具體實(shí)現(xiàn)上,所述陶瓷顆粒的粒徑范圍優(yōu)選為300nm~2μm。
具體實(shí)現(xiàn)上,所述負(fù)極集流體表面涂覆的負(fù)極陶瓷層2優(yōu)選為通過涂覆機(jī),采用輥涂的方式涂覆在所述負(fù)極集流體上,此時(shí),涂覆速度控制在4m/min(米/每分)左右。對于本發(fā)明,陶瓷漿料不粘稠,無明顯顆粒。
基于上述本發(fā)明提供的新型負(fù)極極片,本發(fā)明還提供了一種鋰離子電池,該電池主要是圓柱型的鋰離子電池,具體包括有電池電芯和電池殼,所述電池電芯位于所述電池殼中。
在本發(fā)明中,所述鋰離子電池可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的各種形狀的電池,例如可以為圓形、方形等形狀的電池。
在本發(fā)明中,所述鋰離子電池的電池電芯包含有正極極片、負(fù)極極片、電解液和陶瓷隔膜,所述陶瓷隔膜位于所述正極極片和負(fù)極極片之間的位置,所述陶瓷隔膜用于將所述正極極片和負(fù)極極片間隔開;
所述陶瓷隔膜包括隔膜基體,所述隔膜基體表面(具體為上下兩側(cè)面)涂覆有一層隔膜陶瓷層。
在本發(fā)明中,具體實(shí)現(xiàn)上,所述隔膜基體可以包括聚乙烯隔膜、聚丙烯隔膜以及由聚丙烯、聚乙烯和聚丙烯隔膜所組成的復(fù)合隔膜中的至少一種。
具體實(shí)現(xiàn)上,該鋰離子電池由正極極片、負(fù)極極片和陶瓷隔膜通過卷繞制成電芯,所述電池電芯中注入有電解液。該電池電芯通過裝配入殼、焊底、滾槽、注液、焊蓋、封口、熱縮套、浸潤、化成等多個(gè)工藝,最后制成成品的鋰離子電池。
在本發(fā)明中,具體實(shí)現(xiàn)上,所述隔膜基體表面涂覆的隔膜陶瓷層(即陶瓷漿料的涂覆層)包括質(zhì)量百分比為1%~60%的陶瓷顆粒、1%~50%的粘結(jié)劑和1%-50%的溶劑。
在本發(fā)明中,具體實(shí)現(xiàn)上,所述隔膜陶瓷層中的粘結(jié)劑可以為聚偏氟乙烯pvdf;所述隔膜陶瓷層中的溶劑可以為n,n二甲基比咯烷酮nmp。
在本發(fā)明中,具體實(shí)現(xiàn)上,所述隔膜陶瓷層中采用的陶瓷顆粒的材質(zhì)包括氧化鎂、氧化鋯、二氧化鈦、氧化銥和三氧化二鋁中的至少一種,可以為這些材質(zhì)任意組合制成的陶瓷顆粒。具體實(shí)現(xiàn)上,所述陶瓷顆粒的粒徑范圍優(yōu)選為500nm~3μm。
具體實(shí)現(xiàn)上,所述隔膜陶瓷層優(yōu)選為通過涂覆機(jī),采用輥涂的方式涂覆在所述隔膜基體上,此時(shí),涂覆速度控制在4m/min(米/每分)左右。對于本發(fā)明,陶瓷漿料不粘稠,無明顯顆粒。
在本發(fā)明中,如上所述,參見圖1,所述負(fù)極極片包括負(fù)極集流體1,所述負(fù)極集流體1的表面涂覆有一層陶瓷層。
具體實(shí)現(xiàn)上,所述負(fù)極集流體1的左端設(shè)置有負(fù)極極耳3,所述負(fù)極集流體1的中部和右端表面涂覆有所述陶瓷層。所述陶瓷層的厚度優(yōu)選為3μm~5μm。
在本發(fā)明中,具體實(shí)現(xiàn)上,所述負(fù)極集流體可以為表面已涂覆有一層負(fù)極漿料的銅箔。
在本發(fā)明中,具體實(shí)現(xiàn)上,所述負(fù)極漿料包含質(zhì)量百分比為1%~50%的負(fù)極活性物質(zhì)、1%~50%的導(dǎo)電劑、1%~30%的粘結(jié)劑和1%~30%的溶劑。
在本發(fā)明中,所述負(fù)極漿料中采用的導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑以及溶劑可以為現(xiàn)有常規(guī)的物質(zhì)。具體實(shí)現(xiàn)上,所述導(dǎo)電劑可以包含有碳黑、碳納米管、乙炔黑、導(dǎo)電石墨和石墨烯中的至少一種;所述粘結(jié)劑可以為聚偏氟乙烯pvdf或者丁苯橡膠sbr;所述溶劑可以為n,n二甲基比咯烷酮nmp或者水。
在本發(fā)明中,具體實(shí)現(xiàn)上,所述負(fù)極漿料中的負(fù)極活性物質(zhì)包括天然石墨、人造石墨和中間相碳微球中的至少一種,優(yōu)選為人造石墨。
在本發(fā)明中,具體實(shí)現(xiàn)上,所述負(fù)極集流體表面涂覆的負(fù)極陶瓷層(即陶瓷漿料的涂覆層)包括質(zhì)量百分比為1%~60%的陶瓷顆粒、1%~50%的粘結(jié)劑和1%-50%的溶劑。
在本發(fā)明中,具體實(shí)現(xiàn)上,所述負(fù)極陶瓷層中的粘結(jié)劑可以為丁苯橡膠sbr,例如是型號為bm-820的sbr粘結(jié)劑;所述負(fù)極陶瓷層中的溶劑可以為n,n二甲基比咯烷酮nmp。
在本發(fā)明中,所述負(fù)極陶瓷層中采用的陶瓷顆粒的材質(zhì)包括氧化鎂、氧化鋯、二氧化鈦、氧化銥和三氧化二鋁中的至少一種,可以為這些材質(zhì)任意組合制成的陶瓷顆粒。具體實(shí)現(xiàn)上,所述陶瓷顆粒的粒徑范圍優(yōu)選為500nm~3μm。具體實(shí)現(xiàn)上,所述陶瓷層優(yōu)選為通過涂覆機(jī),采用輥涂的方式涂覆在所述負(fù)極集流體上,此時(shí),涂覆速度控制在4m/min(米/每分)左右。對于本發(fā)明,陶瓷漿料不粘稠,無明顯顆粒。
在本發(fā)明中,所述正極極片包括有一個(gè)正極集流體,所述正極集流體表面涂布有一層正極漿料;
具體實(shí)現(xiàn)上,所述正極集流體可以為鋁箔,所述正極漿料包括有正極活性物質(zhì)(主料)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和溶劑。
其中,所述正極活性物質(zhì)(主料)包括有至少一種磷酸金屬鋰化合物,例如可以為鈷酸鋰licoo2;所述導(dǎo)電劑(sp)可以包含有碳黑、碳納米管、乙炔黑、導(dǎo)電石墨和石墨烯中的至少一種;用于粘結(jié)所述正極活性物質(zhì)的粘結(jié)劑可以為聚偏氟乙烯(pvdf);所述溶劑可以為n,n二甲基比咯烷酮(nmp)。
需要說明的是,在本發(fā)明中,所述陶瓷隔膜是將陶瓷涂層涂覆于基膜上形成的復(fù)合多孔膜,其可以很好地改善聚烯烴隔膜在高溫下明顯的熱收縮效應(yīng)和有機(jī)電解液對隔膜的浸潤性差等問題。本發(fā)明采用的陶瓷隔膜和涂覆有陶瓷層的負(fù)極極片均具備耐高溫性能,可以有效地提高了鋰離子電池的安全性和熱穩(wěn)定性,避免了由于電池內(nèi)部溫度過高而引起的熱失控現(xiàn)象。相對于其他類型的鋰離子電池,能夠明顯地提高電池通過安全測試的概率。因此,本發(fā)明提供的一種新型負(fù)極極片及其應(yīng)用的鋰離子電池,是一種高安全性和熱穩(wěn)定性良好的鋰離子電池制備技術(shù),能夠滿足目前電動汽車用鋰離子電池高安全性的要求,有非常好的應(yīng)用前景。
下面結(jié)合實(shí)施例1至實(shí)施例2,說明根據(jù)本發(fā)明提供的新型負(fù)極極片及其應(yīng)用的鋰離子電池的具體制備過程和工作性能。
實(shí)施例1
具體實(shí)施例1中,本發(fā)明制備鋰離子電池,包括以下步驟:
1、參見附圖2所示,根據(jù)制備鋰離子電池的傳統(tǒng)工藝路線,首先制備電池的正極漿料和負(fù)極漿料,然后采用輥涂的方式將正極漿料和負(fù)極漿料均勻地涂覆在鋁箔(正極)和銅箔(負(fù)極)表面。其中正極活性物質(zhì)使用licoo2,負(fù)極活性物質(zhì)使用人造石墨;
2、參見圖1所示,制備具有負(fù)極陶瓷層的負(fù)極極片。具體為:使用氧化鋯陶瓷漿料,將其均勻地涂覆在負(fù)極集流體表面原有的負(fù)極活性物質(zhì)表面,且對負(fù)極活性物質(zhì)進(jìn)行完全覆蓋。涂覆層的厚度控制在3μm,涂覆速度控制在4m/min左右;
3、根據(jù)圖2所示的制備鋰離子電池的傳統(tǒng)工藝路線,進(jìn)行制片、卷繞和裝配工序。在卷繞過程中,使用在聚丙烯膜的雙面通過涂覆氧化鋯材質(zhì)的隔膜陶瓷層所形成的陶瓷隔膜;
4、電池封口后,對電池進(jìn)行預(yù)充電、化成和后處理工序。預(yù)充電電流是0.2c。充電電量是電池總電量的10%左右。
參見圖3至圖8所示,本發(fā)明對實(shí)施例1中所制備的鋰離子電池鮮荷葉進(jìn)行了針刺測試、熱箱測試、擠壓測試、沖擊測試和短路測試。由圖3至圖8可知,對于本發(fā)明制備的圓柱型的鋰離子電池,其不僅電性能優(yōu)良,而且安全性高和熱穩(wěn)定性好,能夠通過嚴(yán)格的安全測試??梢詮V泛地應(yīng)用于對安全性有特殊要求的領(lǐng)域。
實(shí)施例2:
1、參見圖2所示,根據(jù)制備鋰離子電池的傳統(tǒng)工藝路線,首先制備電池的正極漿料和負(fù)極漿料。采用輥涂的方式將正極漿料和負(fù)極漿料均勻地涂覆在鋁箔(正極)和銅箔(負(fù)極)表面。其中正極活性物質(zhì)使用licoo2,負(fù)極活性物質(zhì)使用人造石墨;
2、參見圖1所示,制備具有負(fù)極陶瓷層的負(fù)極極片。具體為:使用三氧化二鋁陶瓷漿料,將其均勻地涂覆在負(fù)極集流體表面原有的負(fù)極活性物質(zhì)表面,且對負(fù)極活性物質(zhì)進(jìn)行完全覆蓋。涂覆層的厚度控制在3μm,涂覆速度控制在4m/min左右;
3、根據(jù)圖2所示的制備鋰離子電池的傳統(tǒng)工藝路線,進(jìn)行制片、卷繞和裝配工序。在卷繞過程中,使用在聚丙烯膜的雙面通過涂覆氧化鋯材質(zhì)的隔膜陶瓷層所形成的陶瓷隔膜;
4、電池封口后,對電池進(jìn)行預(yù)充電、化成和后處理工序。預(yù)充電電流是0.2c。充電電量是電池總電量的10%左右。
參見圖9至圖14所示,本發(fā)明對實(shí)施例2中所制備的鋰離子電池鮮荷葉進(jìn)行了針刺測試、熱箱測試、擠壓測試、沖擊測試和短路測試。由圖9至圖14可知,對于本該發(fā)明制備的圓柱型的鋰離子電池,其不僅電性能優(yōu)良,而且安全性高和熱穩(wěn)定性好,能夠通過嚴(yán)格的安全測試??梢詮V泛地應(yīng)用于對安全性有特殊要求的領(lǐng)域。對比例
1、參見圖2所示,根據(jù)制備鋰離子電池的傳統(tǒng)工藝路線,首先制備電池的正極漿料和負(fù)極漿料。采用輥涂的方式將正極漿料和負(fù)極漿料均勻地涂覆在鋁箔(正極)和銅箔(負(fù)極)表面。其中正極活性物質(zhì)使用licoo2,負(fù)極活性物質(zhì)使用人造石墨;
2、參見圖1所示,制備負(fù)極極片。具體為:使用三氧化二鋁陶瓷漿料,將負(fù)極活性物質(zhì)均勻地涂覆在負(fù)極集流體表面。
3、根據(jù)圖2所示的制備鋰離子電池的傳統(tǒng)工藝路線,進(jìn)行制片、卷繞和裝配工序。在卷繞過程中,使用聚丙烯、聚乙烯和聚丙烯隔膜所組成的復(fù)合隔膜;
4、電池封口后,對電池進(jìn)行預(yù)充電、化成和后處理工序。預(yù)充電電流是0.2c。充電電量是電池總電量的10%左右。
由圖15至圖20可知,在對比例中,所制備的圓柱型鋰離子電池?zé)o法通過直徑為3mm的耐高溫鋼針進(jìn)行的速度40mm/s的針刺測試和150℃環(huán)境下的熱箱測試(圖15、圖16和圖17所示)。相比于本發(fā)明制備的負(fù)極涂有陶瓷層和使用陶瓷隔膜的圓柱型鋰離子電池,安全性低,熱穩(wěn)定性差。
因此,基于上面的表述可知,與現(xiàn)有技術(shù)相比較,本發(fā)明提供的一種新型負(fù)極極片及其應(yīng)用的鋰離子電池,其采用的陶瓷隔膜和涂覆有陶瓷層的負(fù)極極片均具備耐高溫性能,可以提高鋰離子電池的安全性和熱穩(wěn)定性,避免由于電池內(nèi)部溫度過高而引起的熱失控現(xiàn)象,顯著提高鋰離子電池的生產(chǎn)質(zhì)量和使用壽命,有利于提高電池生產(chǎn)廠家產(chǎn)品的市場應(yīng)用前景,具有重大的生產(chǎn)實(shí)踐意義。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式,應(yīng)當(dāng)指出,對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,在不脫離本發(fā)明原理的前提下,還可以做出若干改進(jìn)和潤飾,這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。