[发明专利]一种抑制软包装锂离子电芯周边膨胀的涂膜及其制备方法

说明书

在软包装锂离子电池循环过程中，由于铜箔边缘电导率高，锂离子容易在电芯周边堆积，从而会导致电芯周边膨胀，电池容量降低，电池循环寿命缩短，电池安全性低等问题。本发明公开了一种抑制软包装锂离子电芯周边膨胀的涂膜及其制备方法，在制片过程中，通过在负极片边缘涂覆一层绝缘薄膜，从而降低了铜箔边缘电导率，抑制了锂离子在极片边缘的聚集，有效解决了上述软包装锂离子电芯周边膨胀的问题，延长了锂离子电池的使用寿命，显著地提高了电池的安全性。

技术领域

本发明属于软包装锂离子电池制造技术领域，具体涉及一种抑制软包装锂离子电芯周边膨胀的涂膜及其制备方法。

背景技术

软包装锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、自放电小、无污染、无记忆效应等众多优点，被广泛应用于移动电源、手机、平板电脑、相机等便携式电子产品领域，是3C数码产品的主要能源供给者。软包装锂离子电池主要由正极片、负极片、隔膜、铝塑膜等部分组成，其制造工序主要包括配料、涂布、制片、叠片、焊极耳、封装、烘烤、注液、化成、抽气、分容等。其中，负极片的制备过程主要是将负极活性物质、导电剂、粘结剂等通过和浆、涂布制成大片，再经过辊轧、冲片制成叠片所需要的负极小片。然而，所得到的成品负极小片由于目前的制作工序本身的限制，致使其边缘部分较容易暴露出空白铜箔来，在锂离子电池充电过程中，锂离子从正极片出发，穿过隔膜，向负极片迁移，暴露铜箔的边缘相比于负极材料，电导率更高，锂离子优先迁移至边缘，故在负极片边缘会析出锂，形成晶枝而使电芯周边鼓胀。

同时，软包装锂离子电池是采用铝塑膜封装，铝塑膜质量轻，可塑性强，可任意形状加工，但是刚性太弱，对电池芯体约束力小，电池内部稍有压力电池便会膨胀，电池膨胀后正负极片便开始分离，增加了锂离子通行的距离，使电池极化增加，严重时锂离子直接在负极表面析出，析出的锂又和电解液反应放出气体，从而加剧电池循环性能的恶化，缩短电池的使用寿命，且安全风险增大。

本发明为了解决上述问题中的电芯周边鼓胀问题，拟在负极制片过程中在其边缘制备一层绝缘薄膜，从而将暴露的铜箔边缘封闭绝缘，使充电时锂离子不易在边缘聚集，最终防止锂离子电芯周边鼓胀，延长锂离子电芯的使用寿命，提高锂离子电芯的安全性。

发明内容

本发明公开了一种抑制软包装锂离子电芯周边膨胀的涂膜及其制备方法，通过在制片过程中在负极片边缘喷涂成膜，制造绝缘层以抑制锂离子电芯边缘的聚集，从而抑制电芯边缘膨胀，有效提高了电池的使用寿命和安全性。

本发明的技术方案为：

一种抑制软包装锂离子电芯周边膨胀的涂膜，所述的涂膜是在锂离子电芯负极片边缘涂覆，该涂膜材料由聚合物材料、无机材料及二者的复合中的一种或几种，该涂膜材料具有绝缘、耐高温、阻燃、不与电解液反应特性。

上述所述的聚合物材料包括聚对二甲苯，聚酰亚胺、聚烯烃或苯并环丁烯、环氧树脂、硫化硅氧烷、氟化硅氧烷、氟化丙烯酸、聚氨酯、聚偏氟乙烯（PVDF）中的一种或几种。

上述所述的无机材料包括三氧化二铝（Al₂O₃），二氧化硅（SiO₂），二氧化锆（ZrO₂），氮化硅（Si₃N₄），碳化硅（SiC）中的一种或几种。

上述所述涂膜为聚合物与无机材料的复合杂化涂膜，其成分为上述聚合物材料与无机材料中两种及以上混合组成。

上述所述聚合物与无机材料的复合杂化涂膜是在聚合物涂膜制备过程中添加1%～20%的无机材料。

一种抑制软包装锂离子电芯周边膨胀的涂膜的制备方法，该方法为低压化学气相沉积法，室温喷涂法和原子层沉积法（Atomic layer deposition，ALD）。