[发明专利]一种高安全性锂离子电池

说明书

本发明公开了一种高安全性能锂离子电池，包括正极片、负极片、隔膜、电解液、外壳；正极片包括正极集流体、正极材料和陶瓷材料，负极片包括负极集流体、负极材料和陶瓷材料。正极集流体为铝箔，正极材料包括正极活性物质、PVDF粘接剂和导电剂，负极集流体为铜箔，负极材料包括负极活性物质、粘接剂SBR、粘接剂CMC和导电剂，负极活性物质为人造石墨、天然石墨、硅碳材料、钛酸锂中的一种或几种，陶瓷材料为Al₂O₃和ZrO₂。本发明通过在正极材料和负极材料表面涂覆陶瓷材料的方法，有效隔绝正负极材料与电解液的接触，避免了电池内部正负极片直接短路产生较大的能量造成的安全隐患。

技术领域

本发明属于锂离子电池制备领域，涉及一种高安全性能的锂离子电池。

背景技术

锂离子电池由于具有高比能量和高电压等优点已广泛应用于笔记本电脑、移动通讯、电动自行车、电动汽车、储能等领域。安全问题是锂离子电池市场发展的重要前提,特别是锂离子电池在电动自行车、电动汽车等领域的应用，对锂离子电池的安全性提出了更高、更新的要求。然而,锂离子电池在实际应用中仍然存在许多隐患。因此,安全性问题是制约高容量及动力型锂离子电池大规模商业化推广的主要问题。

目前，对锂离子电池安全性解决方法有几种：1、在电极活性材料中添加复合导电剂，使得电池在滥用时，使复合导电剂受热熔融，失去导电性而导致活性材料电阻增大。如中国专利申请号201110260368.8的专利公布了一种安全锂离子电池，其在电极活性材料中添加复合导电剂，其中复合导电剂是由基体材料和表层材料组成的颗粒，基体材料采用3-5微米的聚乙烯微粒，表层材料采用电镀的金属；2、在电解液中添加阻燃剂，如中国专利号为CN103326064B“的专利公布了一种安全锂离子电池电解液，所述阻燃添加剂为磷酸三苯酯；3、使用陶瓷隔膜，如中国专利号为CN105529425B的专利公布一种陶瓷隔膜及其制备方法和应用，基材隔膜为聚乙烯材料或者聚丙烯材料，陶瓷材料为碳化硅、二氧化钛、三氧化二铝、二氧化硅、硫酸钙、玻璃纤维中的一种或几种。

以上几种方法，第一种方法，通过采用复合导电剂，因为基体材料使用聚乙烯颗粒，聚乙烯材料为绝缘材料，这样就增加了电池的内阻，不利于电池大电流放电；第二种方法，通过在电解液中添加阻燃剂，阻燃剂虽然可以有效的解决电池因滥用造成的燃烧爆炸危险，但是却对电池的性能有很大影响。第三种方法，使用陶瓷隔膜，对于目前高能量密度、大容量的锂离子电池而言，陶瓷隔膜不能完全保证电池在针刺、过充条件下能够下不发生燃烧、爆炸风险。

综上，目前需要开发一种针对高能量密度、大容量锂离子电池的安全解决方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高安全性能锂离子电池，通过在正极材料和负极材料表面涂覆陶瓷材料的方法，有效隔绝正负极材料与电解液的接触，避免了电池内部正负极片直接短路产生较大的能量造成的安全隐患。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种高安全性能锂离子电池，包括正极片、负极片、隔膜、电解液、外壳；

所述正极片包括正极集流体、正极材料和陶瓷材料，负极片包括负极集流体、负极材料和陶瓷材料。

进一步地，所述的正极集流体为铝箔，正极材料包括正极活性物质、PVDF粘接剂和导电剂，正极活性物质为钴酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、磷酸钒锂中的一种或几种，导电剂为导电炭黑、碳纳米管、碳纳米纤维、石墨烯中的一种或几种。

进一步地，所述负极集流体为铜箔，负极材料包括负极活性物质、粘接剂SBR、粘接剂CMC和导电剂，负极活性物质为人造石墨、天然石墨、硅碳材料、钛酸锂中的一种或几种，陶瓷材料为Al₂O₃和ZrO₂。