[发明专利]一种高安全锂离子电池用正极极片及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种高安全锂离子电池用正极极片，包括集流体以及对应设置在集流体两外侧表面的第一安全涂层，第一安全涂层的两外侧表面上设置有正极活性层，正极活性层采用三元正极材料，且正极活性层的两外侧表面上设置有第二安全涂层，正极极片中除极耳位置外的侧边端面上设置有端面安全涂层；本发明还公开了正极极片的制备方法，将各原料搅匀制备各层浆料，依次涂覆在集流体上再进行冲压及端面涂覆；本发明还公开了正极极片在锂离子电池中的应用。本发明通过正极极片的三层涂层结构，同时保证锂离子电池电性能和安全性能；本发明采用多层涂覆方法的制备效率快；本发明采用正极极片作为锂离子电池的组成结构，提高了锂离子电池的针刺安全性能。

技术领域

本发明属于复合材料制备技术领域，具体涉及一种高安全锂离子电池用正极极片及其制备方法和应用。

背景技术

在锂离子电池的正极材料中，三元材料如镍钴锰酸锂(LiNiCoMnO₂，简写NCM)或者镍钴铝酸锂(LiNiCoAlO₂，简写NCA)因其较高的能量密度而具有光明的前景，但伴随着能量密度的不断提升，安全问题也日益凸显，故其安全性的改善已迫在眉睫。在锂离子电池的安全问题中，尤其以针刺安全性最难以突破，在现有技术中，改善三元材料针刺安全性的方法主要有采用马甲结构、陶瓷隔膜、安全添加剂等，虽然这些方法在改善安全方面确有成效，但仍然无法满足更高的安全要求。如目前常用的马甲结构等方法存在温升降低不明显，热失控改善不显著的缺点。

有鉴于此，有必要提出一种改善三元锂离子电池针刺安全性的方法以适应更为严苛的安全要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种高安全锂离子电池用正极极片。该正极极片通过三层涂层结构设计，在三元正极材料的正极活性层的内侧和外侧分别设置第一安全涂层和第二安全涂层，且各涂层中均含有PTC陶瓷，有效提升了热失控时的安全性，同时增加了正极极片各涂层与集流体之间的电阻，在保证锂离子电池电性能的前提下有效提高了锂离子电池的安全性能。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种高安全锂离子电池用正极极片，其特征在于，包括集流体以及对应设置在集流体两外侧表面的第一安全涂层，所述第一安全涂层的两外侧表面上设置有正极活性层，所述正极活性层采用三元正极材料，且正极活性层的两外侧表面上设置有第二安全涂层，所述正极极片中除极耳位置外的侧边端面上设置有端面安全涂层，其中，所述第一安全涂层中含有PTC陶瓷和粘结剂，所述第二安全涂层和端面安全涂层的成分相同，且均含有PTC陶瓷和导电剂。

本发明的高安全锂离子电池用正极极片中采用三元正极材料作为正极活性层，保证了锂离子电池的电性能；通过在集流体与正极活性层之间设置第一安全涂层，且第一安全涂层即极片内层陶瓷层中含有PTC陶瓷和粘结剂，在正极活性层的两外侧表面上设置第二安全涂层，且第二安全涂层即极片外层陶瓷层中含有PTC陶瓷和导电剂，利用PTC陶瓷在温度升高时内阻显著增加，有效提升了热失控时的安全性，同时，该第一安全涂层具有足够的粘结力，提升了对正极活性层的粘结性能，增大了正极极片中铝箔集流体与负极极片的电阻，该第二安全涂层减少了内短路的发生，且不影响正极极片的电性能，提高了安全性能。另外，本发明的高安全正极极片中除极耳位置外的侧边端面上设置有端面安全涂层，且端面安全涂层中含有PTC陶瓷和导电剂，有效防止了集流体边缘的毛刺刺穿锂离子电池的隔膜，且即使发生毛刺刺穿隔膜，该毛刺也落在端面安全涂层表面，由于端面安全涂层中含有PTC陶瓷而具有电阻，避免了产生较大的短路电流，从而减少内短路的影响，提高了安全性能。

上述的一种高安全锂离子电池用正极极片，其特征在于，所述正极活性层采用镍钴铝三元正极材料。