[发明专利]一种复合正极极片及其制备方法及含有该极片的锂离子电池

说明书

本发明公开了一种复合极片及其制备方法及含有该极片的锂离子电池，属于锂离子电池技术领域，该方法制备的正极片为多层涂覆极片，在集流体上涂布正极活性物质之前，预先在集流体上涂布含有正极活性物质的水系涂层；含有正极活性物质的水系涂层成分包括含有锂源的正极活性材料、导电剂、粘结剂、增稠剂。通过使用水系浆料作为内部涂层，有效的避免双层涂布中，外部涂层对内部涂层的溶解作用，保护极片的外观。该涂层的存在有效的提高正极活性物质与集流体之间的粘结力，可以防止正极活性物质在循环中的脱落。该涂层的存在有效阻止了正极集流体与负极活性物质的接触，降低了电池滥用过程中短路的风险，有效的提高了锂离子电池的安全性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种复合极片及其制备方法及含有该极片的锂离子电池。

背景技术

近几年，随着科技的进展，锂离子二次电池凭借其独特的高容量、循环寿命长、无记忆效应、较高的能量密度、清洁无污染等优势，逐渐占据了电池行业的大部分市场，目前锂离子电池多应用在手机、笔记本电脑以及电动汽车领域。但是，锂离子电池的安全性能极大的制约了它的应用。

目前，市场上多见的聚合物锂离子电池是由含锂氧化物正极（钴酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、磷酸铁锂等组成），负极（天然石墨、人造石墨、硬炭、中间相碳微球、钛酸锂、硅炭、氧化亚硅等其中的任意一种或几种的组合）、有机电解液以及隔膜组成。在电池的工作过程中，锂离子在正负极上进行脱嵌，形成通路，以达到对锂离子电池充放电的目的。然而，在锂离子电池充放电的过程中，存在的反应不仅是锂离子的脱嵌和金属离子的氧化还原，还会存在着许多的副反应，如电解液的氧化分解、正极结构的坍塌、材料表面的SEI膜和CEI膜的分解和重组、电解液与正负极材料的反应以及正极材料的热分解反应等等。当然，在现有的锂离子电池正常工作的过程中，以上副反应发生的程度较低，对整个电池体系的影响较小。然而，一旦电池发生滥用，如过充电、高温放置、重物冲击、外部短路以及震荡等情况，电池内部温度升高，导致上述副反应剧烈，并会在短时间内释放较高的热量，当电池产热速率极大的高于散热速率时，就会发生热失控，如果热失控没有被及时有效的制止，则电池很有可能会发生起火、燃烧等安全事故。近年来，也有许多学者将研究的重点放在了电池安全性的改善方面，在电池内部增加保护板等机制，但是随着我们对电池能量密度以及电池尺寸的要求，越来越多的人关注电池裸电芯的安全性能，同时，较高的能量密度，也会使电池发生热失控的风险增加。

近年的研究中，也提到了多种改善安全性能的方法：在国内专利申请《一种双层复合锂离子电池的电极及生产方法》（申请号CN201210212137.4）中，公开了一种在集流体上涂覆双层磷酸铁锂来提高电池的稳定性，但在该方案中，两层磷酸铁锂的稳定性不同，对安全性改善效果并不明显；在国内专利申请《一种锂电池极片及其制作方法》（申请号CN201510555564.6）中，提及了一种正极双涂层来改善安全性能的方法，正极活性物质采用钴酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸铁锂等材料，但在该方案中，正极极片内外两层均采用油系涂层，这会导致在外层涂布时，对内部涂层有一定程度的溶解，严重降低了电池的良率；也有许多报道提出在集流体表面涂覆一层热敏性材料复合导电剂制成的PTC材料，该种电池结构可以极大的提高电池的稳定性，但随之而来的是电池性能的牺牲，同时，当温度急剧升高时，也会产生NPC效应，降低电池的安全性。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种复合正极极片，所述复合正极极片含有可以改善锂电池安全性能的正极内部涂层，该涂层为正极水系涂层，与正极外部活性涂层有很好的兼容性，同时可以避免双层涂布对内部涂层的溶解问题，防止极片表面产生许多凹坑而导致的极片外观不良，可有效的提高锂离子电池的安全性能，对电池的倍率性能、循环性能也有一定的提高；

本发明的目的之二提供一种复合正极极片的制备方法；

本发明的目的之三是提供一种使用该复合正极极片的锂离子电池。

为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：