[发明专利]一种锂离子电池正极片及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池正极片及其制备方法和应用，属于电池新材料技术领域。

背景技术

锂离子电池由于具有较高的质量能量密度和体积能量密度、较高的工作电压、较宽的使用温度、使用寿命长、对环境友好等等，被广泛的应用到移动电话、笔记本电脑以及各种电动汽车，甚至航空航天、风能太阳能储能设备上。然而，锂离子电池在应用的时候存在一定的安全隐患，尤其是在高温和碰到尖锐体的情况下会发生剧烈燃烧，在动力电池领域会带来巨大的危害。为了解决这个问题，有必要提供一种具有较高安全性能和机械性能的聚合物锂离子电池，以提升聚合物锂离子电池的安全性能、循环性能。

2012年7月2日公布的中国专利申请公布号CN102610773A公开了一种聚合物锂离子电池隔膜，隔膜主要包括多孔基材、无机物涂层和有机物涂层。然而在该专利申请的技术方案中，涂层涂覆时采用的是NMP、乙醇等有机溶剂，另外无机涂层和有机物涂层需要分开涂布，工序相对复杂。

2013年8月21日公布的中国专利申请公布号103441230A公开了一种有机/无机复合多孔隔离膜，包括多孔基材和有机/无机复合涂层，工序相对上面的专利要简单，可以一次涂布完成，且采用了水作为溶剂，然而由于基材是有机多孔的隔膜材料，涂布干燥过程需要精确控制，否则会引起隔膜的单边翘起且容易堵塞隔膜的孔道。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供了一种锂离子电池正极片及其制备方法和应用。

技术方案：为实现上述目的，本发明提供一种锂离子电池正极片，其基底表面上具有复合涂层材料制成的涂层，所述复合涂层材料主要由以下重量份比例的组分所制成：

无机颗粒20-40份、粘结剂0.2-0.6份、具有溶胀性能的有机颗粒4-8份、增塑剂0.4-0.8份以及溶剂60-66份。

作为优选，所述涂层的厚度为1um-100um。

作为另一种优选，所述无机颗粒为三氧化二铝、二氧化硅、二氧化钛、二氧化锆、二氧化铈、氧化钙、碳酸钙和钛酸钡中的至少一种，其平均粒径为1-3μm。

作为另一种优选，所述粘接剂为苯乙烯-丁二烯聚合物、聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、偏氟乙烯-六氟丙烯聚合物、聚丙烯腈、羧甲基纤维素钠、丁二烯-丙烯腈聚合物、聚丙烯酸、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯和聚丙烯酸-苯乙烯聚合物中的至少一种；

作为另一种优选，所述具有溶胀性能的有机颗可为聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚丙烯腈、聚酰亚胺、丙烯腈-丁二烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸-苯乙烯共聚物、聚二甲基硅氧烷、聚丙烯酸钠、羧甲基纤维素钠中的至少一种。

作为另一种优选，所述增塑剂为甲基异丁基甲酮、乙酸正丁酯、环乙酮、双丙酮醇、二异丁基甲酮、乙酰乙酸乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯中的至少一种。

作为另一种优选，所述溶剂为去离子水，且其与所述锂离子正极片的多孔基材不相浸润；

作为另一种优选，所述复合涂层材料主要由以下步骤所制成：将增塑剂和具有溶胀性能的有机颗粒加入溶剂进行搅拌，等有机颗粒充分溶胀后加入粘结剂进行搅拌混合，搅拌均匀后加入无机颗粒，再搅拌均匀，控制浆料粘度在100mpa.s-5000mpa.s，即得。

本发明还提供了所述锂离子电池正极片的制备方法，包括以下步骤：首先制备锂离子电池正极片，然后将所述复合涂层材料涂布在正极片基底表面上，40℃-200℃干燥，形成涂层，即得。

本发明最后还提供了所述锂离子电池正极片在制备锂离子电池中的应用，制备隔膜和负极片，与所述正极片卷绕成电芯，隔膜位于相邻的正极片和负极片之间，正极以铝极耳点焊引出，负极以镍极耳点焊引出，然后将电芯置于铝塑包装袋中，注入电解液，封装，即得。

本发明通过加入一层具有高强度和高化学稳定性的无机材料，并通过有机体的粘结性能和溶胀性能使得无机物可以很好的附着在电极表面，在电芯卷绕过程中可以起到阴阳极隔绝层的作用。本发明涂层涂布工艺简单，只需要在电极正极一端表面涂布一层复合层即可，简化了以前需要在隔膜两端涂覆复合层的工艺。在实际应用中，可以有效的提高锂动力电池的稳定性，为动力电池的实际应用的安全提供保障。

首先，所述涂层，即有机/无机复合多孔涂层在正极材料表面上，从而降低了隔膜被有机颗粒堵孔的风险，有利于提高隔离膜的透气性。