[发明专利]一种带有安全涂层的锂离子电池正极极片及其制备方法

说明书

本发明涉及一种带有安全涂层的锂离子电池正极极片及其制备方法，该方法包括以下步骤：安全涂层浆料制备：将基体材料气凝胶材料、高稳定性正极材料、导电剂和粘结剂加入到分散剂中，分散得到安全涂层浆料；正极活性材料浆料制备：将正极活性材料的原材料混合搅拌后，得到正极活性材料浆料；多层挤压涂布：将安全涂层浆料和正极活性材料浆料涂布到正极集流体(001)上；冷压：将涂布完成的正极集流体(001)进行冷压，得到带有安全涂层的锂离子电池正极极片。与现有技术相比，本发明具有避免对电芯电性能造成影响、减少了生产周期，降低了生产成本等优点。

技术领域

本发明涉及电化学领域，具体涉及一种带有安全涂层的锂离子电池正极极片及其制备方法。

背景技术

随着锂离子电池的大规模应用，发生着火、爆炸等事故发生的案例日渐增多，因此锂离子电池安全性功能亟待提高。内短路是造成锂离子电池发生安全事故的重要原因，因热滥用、机械滥用等产生内短路后，短路点产生热量后，温度升高，引发反应，进步一步产热，形成H-T-R(Heat-thermo-reaction)循环，最终引发热失控。

根据短路点的结构不同，锂电池内短路分为正极-负极、正极-负极集流体、正极集流体-负极、正极集流体-负极集流体四种，其中正极集流体-负极接触，热功率大、散热慢、负极反应温度低，是最危险的短路方式，极易产生热失控，因此增加正极集流体-负极短路点的电阻，减少产热，是提升锂电池安全性能的重要方式之一。

目前已有的方案主要是在正极集流体或负极表面涂布高电阻的安全涂层，其中正极集流体表面安全涂层的材料主要有高分子材料、PTC材料、热膨胀材料、陶瓷材料、LFP等高热稳定性正极材料等。

目前现有带有安全涂层的正极极片的制备过程主要如下：(1)制备安全涂层浆料；(2)在正极集流体表面涂覆安全涂层，实现方式主要有凹版涂布，喷涂，转移涂布，挤压涂布；(3)烘干，获得带有安全涂层的正极集流体；(4)制备正极活性材料浆料；(5)在带有安全涂层的正极集流体涂覆正极浆料；(6)烘干，获得带有安全涂层的正极极片。

但是，这种分为两步的涂布方式，带来了以下问题：(1)如果安全涂层也使用NMP等油相分散剂，而正极活性材料浆料主要使用NMP作为分散剂，因此在涂步正极活性材料浆料时，会溶解一部分安全涂层，造成混料，破坏安全涂层与正极活性材料之间的界面，使用这种极片制造出的电芯存在DCR偏大、增长快、CPK增大等问题；而如果安全涂层如果使用水作为分散剂，由于水的表面张力较大，而铝箔的表面达因值远低于铜箔，造成加工窗口窄，难以保证安全涂层完整覆盖，同时水系粘结剂等使用在正极会影响电芯性能，因此使用目前的安全涂层的正极极片制备得到的电芯，电性能均有一定的恶化；

(2)现有的安全涂层没有容量或使用容量较低的高稳定性正极材料作为主要材料，均会造成电芯能量密度的损失。降低涂布厚度，是减少电芯能量密度损失的重要方式。而现有的安全涂层的涂布方式中，转移涂布、挤压涂布的厚度下限在10μm左右，无法满足电芯能量密度的需求。喷涂的涂布厚度可以很低，但无法保证正极集流体表面被安全涂层完全覆盖，无法满足安全性能的需求。因此目前多使用凹版涂布的方式，但在保证不暴露正极集流体的情况下，涂布的厚度下限也较大，在3μm左右，仍会对电芯的能量密度造成1-3％的损失；

(3)相比于常规正极的涂布，需要增设安全涂层的涂布设备，生产周期增加，增加了生产成本。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种避免对电芯电性能造成影响、减少了生产周期，降低了生产成本的带有安全涂层的锂离子电池正极极片及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种带有安全涂层的锂离子电池正极极片的制备方法，该方法包括以下步骤：

安全涂层浆料制备：将基体材料气凝胶材料、高稳定性正极材料、导电剂和粘结剂加入到分散剂中，分散得到安全涂层浆料；