CN107275643A - 一种用于锂离子电池极片的功能涂层浆料和锂离子电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于锂离子电池极片的功能涂层浆料，包括涂层材料和助剂；所述涂层材料包括锂盐和氧化物；所述锂盐占所述涂层材料的质量比为1％～20％；所述氧化物包括氧化铝、氧化锆、氧化硅、氧化锌、氧化铈、氧化镁、氧化钛和氧化镨中的一种或多种。本发明从极片改性的角度入手，对正极和/或负极极片表面涂覆一层功能涂层浆料，能够在电池极片表面形成一层功能涂层，从而同时改善了高能量密度锂离子电池的安全性和循环寿命，特别是明显提高了高镍三元材料等高能量密度锂离子电池的安全性和循环寿命。本发明为锂离子电池极片表面改性提供了一种有效的方法，而且易于操作、工序少，适于工业化生产应用。

Description

一种用于锂离子电池极片的功能涂层浆料和锂离子电池
技术领域
本发明涉及锂离子电池电极材料技术领域，涉及一种锂离子电池极片的功能涂层浆料和锂离子电池，尤其涉及一种高镍三元材料锂离子电池极片的功能涂层浆料和锂离子电池。
背景技术
锂离子电池具有工作电压高、比能量高、循环寿命长、重量轻、白放电少、无记忆效应与性能价格比高等优点，已成为高功率电动车辆、人造卫星、航空航天等领域可充式电源、便携式电子产品和新能源交通工具的主要选择对象，是当今国际上公认的理想的新能源汽车能量储存和输出电源。因此锂离子电池及其相关材料成为科研人员的研究热点。电极材料是锂离子电池核心部分之一，决定着锂离子电池的性能。
目前，锂离子电池正极材料研究和应用较为广泛的为钴酸锂材料、锰酸锂材料、磷酸铁锂材料、三元材料等。近些年来三元材料由于具有由于三种元素的协同效应，综合了优点，其性能好于以上任一单一组分正极材料，存在明显的协同效应，具有热稳定性好、能量密度高、低温性能好、高电位下比容量高和原料成本低等特点，被认为是动力锂离子电池领域最具市场发展前景的正极材料之一。
三元正极材料主要包括NCM和NCA，将Ni、Co和Mn三种过渡金属元素结合而成的镍钴锰酸锂三元材料(NCM)，即镍钴锰酸锂三元正极材料；将镍、钴、铝三种金属元素结合而成的镍钴铝三元材料应运而生，镍钴铝简称NCA，又称镍钴铝酸锂(LiNi1-x-yCoxAlyO2，x＞0，y＞0，1＞1-x-y＞0)，又根据材料中元素比例不同，具体可以分为多种具体型号，其中Ni的摩尔分数大于等于0.5的，又可称为高镍三元材料。
目前，新能源领域得到了迅速的发展。国家对电动汽车、储能市场等方面大力支持，同时也对动力电池的性能提出更高的要求，尤其是在能量密度上。到2020年，动力电池的能量密度目标需达到300Wh/kg以上。这意味着正极将主要采用NCM811或NCA类型的高镍三元材料。高能量密度的三元材料电池往往在循环寿命和安全方面差强人意，而在锂离子电池往高能量密度方向发展的趋势下，提高其循环寿命和安全性却变得至关重要。
因此，如何同时提高锂离子电池，特别是高能量密度的三元材料或高镍三元材料的电池循环寿命和安全性成为锂电行业的一大主题，也是诸多一线研究人员亟待解决的问题之一。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供了一种锂离子电池极片的功能涂层浆料和锂离子电池，采用本发明提供的功能涂层浆料制备的锂离子电池，能够同时提高锂离子电池的安全性和循环寿命。
本发明提供了一种用于锂离子电池极片的功能涂层浆料，包括涂层材料和助剂；
所述涂层材料包括锂盐和氧化物；
所述锂盐占所述涂层材料的质量比为1％～20％；
所述氧化物包括氧化铝、氧化锆、氧化硅、氧化锌、氧化铈、氧化镁、氧化钛和氧化镨中的一种或多种。
优选的，所述锂盐包括钛酸锂、硅酸锂、碳酸锂、草酸锂、偏铝酸锂和磷酸锂中的一种或多种。
优选的，所述用于锂离子电池极片的功能涂层浆料包括：
涂层材料 75～90重量份；
增稠剂 5～15重量份；
粘接剂 5～15重量份；
分散剂。
优选的，所述分散剂包括水和/或乙醇；
所述用于锂电池电池极片的功能涂层浆料的固含量为2％～30％。
优选的，所述增稠剂包括羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸、海藻酸钠、聚乙烯醇和聚丙烯醇中的一种或多种；
所述粘接剂包括丁苯橡胶、水性聚偏氟乙烯、水性聚氨酯和LA系列水性粘接剂中的一种或多种。
优选的，所述用于锂离子电池极片的功能涂层浆料包括：
涂层材料 80～95重量份；
粘接剂 5～20重量份；
分散剂。
优选的，所述分散剂包括N-甲基吡咯烷酮、丙酮、二甲基亚砜和乙酸乙酯中的一种或多种；
所述粘接剂包括聚偏氟乙烯、环氧树脂、聚氨酯和丙烯酸中的一种或多种；
所述用于锂电池极片的功能涂层浆料的固含量为3％～35％。
本发明提供了一种锂离子电池，包括电极极片；
所述电极极片表面复合有功能涂层；
所述功能涂层由上述技术方案任意一项所述的功能涂层浆料形成。
优选的，所述电极极片包括负极极片；
所述负极极片包括石墨涂层极片、天然石墨涂层极片、复合石墨涂层极片、钛酸锂涂层极片或硅碳复合材料涂层极片；
所述负极极片表面复合有上述技术方案任意一项所述的功能涂层浆料形成的功能涂层。
优选的，所述电极极片还包括正极极片；
所述正极极片包括三元材料正极极片、钴酸锂材料正极极片、锰酸锂材料正极极片、磷酸铁锂材料正极极片、复合正极材料正极极片或高电压材料正极极片；
所述正极极片表面复合有上述技术方案任意一项所述的功能涂层浆料形成的功能涂层。
本发明提供了一种用于锂离子电池极片的功能涂层浆料，包括涂层材料和助剂；所述涂层材料包括锂盐和氧化物；所述锂盐占所述涂层材料的质量比为1％～20％；所述氧化物包括氧化铝、氧化锆、氧化硅、氧化锌、氧化铈、氧化镁、氧化钛和氧化镨中的一种或多种。与现有技术相比，本发明针对提高锂离子电池，特别是高能量密度的三元材料或高镍三元材料的电池循环寿命和安全性较低的问题，而现有的改进方法，通常在电解液加入阻燃剂、采用耐热性更高的陶瓷隔膜、正极混合安全性高的活性材料等等提高安全性，但通常会导致电池性能的下降，降低电池的能量密度的缺陷；而采用先进的导电剂、正极材料改性、石墨材料表面改性、优化电解液配方等提高寿命的方法，又不能同时提高安全性的缺陷。本发明在锂离子电池的诸多影响因素中，从极片改性的角度入手，对正极和/或负极极片表面涂覆一层功能涂层浆料，该浆料由特定组成和比例的涂层材料组成，能够在电池极片表面形成一层功能涂层，从而同时改善了高能量密度锂离子电池的安全性和循环寿命，特别是明显提高了高镍三元材料等高能量密度锂离子电池的安全性，大大改善了高镍三元材料等高能量密度锂离子电池的循环寿命。本发明为锂离子电池极片表面改性提供一种有效的方法，而且易于操作、工序少，适于工业化生产应用。
实验结果表明，采用本发明提供的改性正极、改性负极或正负极均改性的电池，与极片未改性的普通电池相比，1C循环寿命200次容量保持率从普通电池的80％等级提高到90％等级，短路安全测试结果从普通电池的起火到改性电池的不起火，循环性能改善效果良好，安全性能提升显著。
附图说明
图1为本发明提供的电极极片表面复合功能涂层前后的结构示意图；
图2为本发明实施例1制备的3个锂离子电池1C的充放电曲线图；
图3为本发明实施例2制备的3个锂离子电池1C的充放电曲线图；
图4为本发明实施例3制备的3个锂离子电池1C的充放电曲线图；
图5为本发明实施例4制备的3个锂离子电池1C的充放电曲线图；
图6为本发明实施例5制备的3个锂离子电池1C的充放电曲线图；
图7为本发明实施例6制备的3个锂离子电池1C的充放电曲线图。
具体实施方式
为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点而不是对本发明专利要求的限制。
本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。
本发明所有原料，对其纯度没有特别限制，本发明优选采用分析纯或锂离子电池领域常规的纯度。
本发明所有原料，其牌号和简称均属于本领域常规牌号和简称，每个牌号和简称在其相关用途的领域内均是清楚明确的，本领域技术人员根据牌号、简称以及相应的用途，能够从市售中购买得到或常规方法制备得到。
本发明提供一种用于锂离子电池极片的功能涂层浆料，包括涂层材料和助剂；
所述涂层材料包括锂盐和氧化物；
所述锂盐占所述涂层材料的质量比为1％～20％；
所述氧化物包括氧化铝、氧化锆、氧化硅、氧化锌、氧化铈、氧化镁、氧化钛和氧化镨中的一种或多种。
本发明对所述锂盐的选择没有特别限制，以本领域技术人员熟知的常规锂盐即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用情况以及产品性能进行选择和调整，本发明为进一步提高最终产品的性能，提高功能涂层浆料应用性和实用性，所述锂盐优选包括钛酸锂、硅酸锂、碳酸锂、草酸锂、偏铝酸锂和磷酸锂中的一种或多种，更优选为钛酸锂、硅酸锂、碳酸锂、草酸锂、偏铝酸锂或磷酸锂，最优选为钛酸锂、硅酸锂、碳酸锂或偏铝酸锂。
本发明对所述锂盐的形态没有特别限制，以本领域技术人员熟知的常规锂盐形态即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用情况以及产品性能进行选择和调整，本发明为进一步提高最终产品的性能，提高功能涂层浆料应用性和实用性，所述锂盐的形态优选为固体锂盐，更优选为可溶性固体锂盐，也可以为纳米级锂盐。本发明所述可溶性固体锂盐优选是指可溶解在水或有机溶剂中。
本发明对所述氧化物的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用情况以及产品性能进行选择和调整，本发明为进一步提高最终产品的性能，提高功能涂层浆料应用性和实用性，所述氧化物包括氧化铝、氧化锆、氧化硅、氧化锌、氧化铈、氧化镁、氧化钛和氧化镨中的一种或多种，更优选为氧化铝、氧化锆、氧化硅、氧化锌、氧化铈、氧化镁、氧化钛或氧化镨，最优选为氧化铝、氧化硅、氧化锌或氧化铈。
本发明对所述氧化物的形态没有特别限制，以本领域技术人员熟知的常规氧化物形态即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用情况以及产品性能进行选择和调整，本发明为进一步提高最终产品的性能，提高功能涂层浆料应用性和实用性，所述氧化物的形态优选为纳米材料，具体尺寸可以为5～500nm，也可以为50～400nm，也可以为100～300nm，或者为150～250nm。
本发明对所述锂盐和氧化物的具体比例选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用情况以及产品性能进行选择和调整，本发明为进一步提高最终产品的性能，提高功能涂层浆料应用性和实用性，所述锂盐占所述涂层材料的质量比优选为1％～20％，更优选为3％～18％，更优选为5％～15％，最优选为7％～12％。
本发明对所述锂离子电池的定义没有特别限制，以本领域技术人员熟知的锂离子电池的定义即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述锂离子电池优选为常规的锂二次电池，更优选为以锂化合物材料为正极的锂离子电池。
本发明对所述助剂的具体选择没有特别限制，以本领域技术人员熟知的常规助剂即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述助剂优选包括增稠剂、粘接剂和分散剂中的一种或多种，更优选为增稠剂、粘接剂和分散剂中的多种。
本发明对所述功能涂层浆料中具体成分选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用情况以及产品性能进行选择和调整，本发明为进一步提高最终产品的性能，提高功能涂层浆料应用性和实用性，所述功能涂层浆料优选包括用于锂电池负极极片表面的功能涂层浆料和/或用于锂电池正极极片表面的功能涂层浆料，即所述锂离子电池的正极极片表面可以单独复合有功能涂层浆料，所述锂离子电池的负极极片表面也可以单独复合有功能涂层浆料，或者正极极片和负极极片表面可以同时复合有功能涂层浆料。
本发明对所述用于锂电池负极极片表面的功能涂层浆料的具体成分选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用情况以及产品性能进行选择和调整，本发明为进一步提高最终产品的性能，提高功能涂层浆料应用性和实用性，所述用于锂离子电池负极极片表面的功能涂层浆料包括75～90重量份的涂层材料、5～15重量份的增稠剂、5～15重量份的粘接剂和分散剂。
本发明所述用于锂离子电池负极极片表面的功能涂层浆料中，所述涂层材料的加入量优选为75～90重量份，更优选为77～88重量份，最优选为80～85重量份。所述增稠剂的加入量优选为5～15重量份，更优选为7～13重量份，最优选为9～11重量份。所述粘接剂的加入量优选为5～15重量份，更优选为7～13重量份，最优选为9～11重量份。
本发明对所述用于锂离子电池负极极片表面的功能涂层浆料中，上述增稠剂的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用情况以及产品性能进行选择和调整，本发明为进一步提高最终产品的性能，提高功能涂层浆料应用性和实用性，所述增稠剂优选包括羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸、海藻酸钠、聚乙烯醇和聚丙烯醇中的一种或多种，更优选为羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸、海藻酸钠、聚乙烯醇或聚丙烯醇。
本发明对所述用于锂离子电池负极极片表面的功能涂层浆料中，上述粘接剂的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用情况以及产品性能进行选择和调整，本发明为进一步提高最终产品的性能，提高功能涂层浆料应用性和实用性，所述粘接剂优选包括丁苯橡胶、水性聚偏氟乙烯、水性聚氨酯和LA系列水性粘接剂中的一种或多种，更优选为丁苯橡胶、水性聚偏氟乙烯、水性聚氨酯或LA系列水性粘接剂。
本发明对所述用于锂离子电池负极极片表面的功能涂层浆料中，上述分散剂的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用情况以及产品性能进行选择和调整，本发明为进一步提高最终产品的性能，提高功能涂层浆料应用性和实用性，所述分散剂优选包括水和/或乙醇，更优选为水或乙醇。
本发明对所述用于锂离子电池负极极片表面的功能涂层浆料中，上述分散剂的具体用量没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用情况以及产品性能进行选择和调整，本发明为进一步提高最终产品的性能，提高功能涂层浆料应用性和实用性，所述用于锂电池负极极片表面的功能涂层浆料的固含量优选为2％～30％，更优选为7％～25％，更优选为10％～22％，最优选为12％～20％。
本发明对所述用于锂电池正极极片表面的功能涂层浆料的具体成分选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用情况以及产品性能进行选择和调整，本发明为进一步提高最终产品的性能，提高功能涂层浆料应用性和实用性，所述用于锂离子电池正极极片表面的功能涂层浆料包括80～95重量份的涂层材料、5～20重量份的粘接剂和分散剂。
本发明所述用于锂离子电池正极极片表面的功能涂层浆料中，所述涂层材料的加入量优选为80～95重量份，更优选为82～93重量份，最优选为85～90重量份。所述粘接剂的加入量优选为5～20重量份，更优选为7～18重量份，最优选为10～15重量份。
本发明对所述用于锂离子电池正极极片表面的功能涂层浆料中，上述粘接剂的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用情况以及产品性能进行选择和调整，本发明为进一步提高最终产品的性能，提高功能涂层浆料应用性和实用性，所述粘接剂优选包括聚偏氟乙烯、环氧树脂、聚氨酯和丙烯酸中的一种或多种，更优选为聚偏氟乙烯、环氧树脂、聚氨酯或丙烯酸。
本发明对所述用于锂离子电池正极极片表面的功能涂层浆料中，上述分散剂的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用情况以及产品性能进行选择和调整，本发明为进一步提高最终产品的性能，提高功能涂层浆料应用性和实用性，所述分散剂优选包括N-甲基吡咯烷酮(NMP)、丙酮、二甲基亚砜和乙酸乙酯中的一种或多种，更优选为N-甲基吡咯烷酮、丙酮、二甲基亚砜或乙酸乙酯。
本发明对所述用于锂离子电池正极极片表面的功能涂层浆料中，上述分散剂的具体用量没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用情况以及产品性能进行选择和调整，本发明为进一步提高最终产品的性能，提高功能涂层浆料应用性和实用性，所述用于锂电池正极极片表面的功能涂层浆料的固含量优选为3％～35％，更优选为8％～30％，更优选为13％～25％，最优选为18％～20％。
本发明还提供了一种锂离子电池，包括电极极片；
所述电极极片表面复合有功能涂层，即改性后的电极极片；
所述功能涂层由上述技术方案任意一项所述的功能涂层浆料形成。
本发明上述锂离子电池中，所用原料的优选原则和加入量与前述用于锂离子电池极片的功能涂层浆料中原料的优选原则和加入量均一致，在此不再一一赘述。
本发明对所述锂离子电池的定义没有特别限制，以本领域技术人员熟知的锂离子电池的定义即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用情况以及产品性能进行选择和调整，本发明所述锂离子电池优选为常规的锂二次电池，更优选为以锂化合物材料为正极的锂离子电池。
本发明对所述锂离子电池的电极极片优选包括负极极片和正极极片。
本发明对所述负极极片的种类没有特别限制，以本领域技术人员熟知的锂离子电池的负极极片即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用情况以及产品性能进行选择和调整，本发明为进一步提高产品的性能，保证功能涂层浆料实用性，所述负极极片优选包括石墨涂层极片、天然石墨涂层极片、复合石墨涂层极片、钛酸锂涂层极片或硅碳复合材料涂层极片。
本发明对所述负极极片的功能涂层没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用情况以及产品性能进行选择和调整，本发明为进一步提高最终产品的性能，提高功能涂层浆料应用性和实用性，所述负极极片表面复合有上述技术方案任意一项所述的用于锂离子电池负极极片表面的功能涂层浆料，所形成的功能涂层。
本发明对所述正极极片的种类没有特别限制，以本领域技术人员熟知的锂离子电池的正极极片即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用情况以及产品性能进行选择和调整，本发明为进一步提高产品的性能，保证功能涂层浆料实用性，所述正极极片优选包括三元材料正极极片、钴酸锂材料正极极片、锰酸锂材料正极极片、磷酸铁锂材料正极极片、复合正极材料正极极片或高电压材料正极极片，更优选为三元材料正极极片，最优选为高镍三元材料的正极极片，即Ni的摩尔分数大于等于0.5的三元材料的正极极片，具体可以为NCM523(LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2)、NCM622(LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2)、NCA(LiNi0.8Co0.15Al0.05O2)和NCM811(LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2)的任意一种。
本发明对所述正极极片的功能涂层没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用情况以及产品性能进行选择和调整，本发明为进一步提高最终产品的性能，提高功能涂层浆料应用性和实用性，所述正极极片表面复合有上述技术方案任意一项所述的用于锂离子电池正极极片表面的功能涂层浆料，所形成的功能涂层。
本发明对所述功能涂层的厚度没有特别限制，以本领域技术人员熟知的常规厚度即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用情况以及产品性能进行选择和调整，本发明为进一步提高最终产品的性能，提高功能涂层浆料应用性和实用性，所述功能涂层的厚度优选为1～15μm，更优选为3～12μm，更优选为5～10μm，最优选为6～9μm。
本发明对所述形成的具体方式没有特别限制，以本领域技术人员熟知的复合方式即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用情况以及产品性能进行选择和调整，本发明为进一步提高最终产品的性能，提高功能涂层浆料应用性和实用性，本发明所述复合优选包括涂布、喷涂、抹刷、涂覆、喷洒、浸渍和浸泡中的一种或多种，更优选为涂布或喷涂，具体可以为转移涂布、挤压涂布、喷涂或凹版印刷涂布。
本发明对所述复合的具体形式没有特别限制，以本领域技术人员熟知的复合形式即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用情况以及产品性能进行选择和调整，本发明为进一步提高最终产品的性能，提高功能涂层浆料应用性和实用性，本发明所述复合优选为包覆，更优选为包覆。
本发明对所述复合的具体位置没有特别限制，以本领域技术人员熟知的常规包覆层的包覆位置即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用情况以及产品性能进行选择和调整，本发明为进一步提高最终产品的性能，提高功能涂层浆料应用性和实用性，本发明技术人员能够理解，所述复合的具体位置优选是指电极极片上具有活性材料涂层的位置，即在成品电池极片的活性材料或有效材料的表面复合一层功能涂层。
参见图1，图1为本发明提供的电极极片表面复合功能涂层前后的结构示意图。其中，功能涂层+原有涂层＝双涂层；1为箔材(正极可以为铝箔，负极可以为铜箔)，2为正极或负极原有涂层，3为功能包覆涂层。
本发明上述步骤提供了一种用于锂离子电池极片的功能涂层浆料和锂离子电池。本发明从极片改性的角度入手，对正极和/或负极极片表面涂覆一层功能涂层浆料，该浆料由特定组成和比例的涂层材料组成，能够在电池极片表面形成一层功能涂层，而且针对正极和负极进一步优化了浆料的组成和参数，又进一步结合特定正极材料和负极材料，从而同时改善了高能量密度锂离子电池的安全性和循环寿命，特别是明显提高了高镍三元材料等高能量密度锂离子电池的安全性，大大改善了高镍三元材料等高能量密度锂离子电池的循环寿命。本发明为锂离子电池极片表面改性提供一种有效的方法，而且易于操作、工序少，适于工业化生产应用。
实验结果表明，采用本发明提供的改性正极、改性负极或正负极均改性的电池，与极片未改性的普通电池相比，1C循环寿命200次容量保持率从普通电池的80％等级提高到90％等级，短路安全测试结果从普通电池的起火到改性电池的不起火，循环性能改善效果良好，安全性能提升显著。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种锂离子电池极片的功能涂层浆料和锂离子电池进行详细描述，但是应当理解，这些实施例是在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制，本发明的保护范围也不限于下述的实施例。
实施例1
制作正极极片改性浆料
把含90％质量比的涂层材料纳米Al2O3(尺寸15～30nm)和纳米钛酸锂(尺寸50～100nm)(质量比为85:15)、10％的粘接剂聚偏氟乙烯PVDF与分散剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)制备成固含量为10％的浆料。
采用转移涂布的方法，把浆料均匀涂覆在预先制备好的NCM622正极极片上，涂覆厚度控制在4～8微米之间，获得表面包覆改性的正极极片。
把改性后的正极极片，通过辊压、分条、制片、卷绕、顶侧封、注液、化成、二封等常规工序，组装成型号为406591的软包电池，标称容量为3Ah。
对本发明实施例1制备的电芯3个平行测试，测试短路安全性能和循环寿命性能。
参见图2，图2为本发明实施例1制备的3个锂离子电池1C的充放电曲线图。
参见表1，表1为本发明实施例制备的锂离子电池与相应的极片不经处理的常规电池的短路安全性能和循环寿命性能效果数据。
实施例2
制作正极极片改性浆料
把含85％质量比的涂层材料纳米氧化锌(尺寸10～30nm)和碳酸锂粉末(质量比为90:10)、15％的粘接剂聚偏氟乙烯PVDF与分散剂丙酮制备成固含量为6％的浆料。
采用转移涂布的方法，把浆料均匀涂覆在预先制备好的NCM622正极极片上，涂覆厚度控制在3～7微米之间，获得表面改性的正极极片。
把改性后的正极极片，通过辊压、分条、制片、卷绕、顶侧封、注液、化成、二封等常规工序，组装成型号为406591的软包电池，标称容量为3Ah。
对本发明实施例2制备的电芯3个平行测试，测试短路安全性能和循环寿命性能。
参见图3，图3为本发明实施例2制备的3个锂离子电池1C的充放电曲线图。
参见表1，表1为本发明实施例制备的锂离子电池与相应的极片不经处理的常规电池的短路安全性能和循环寿命性能效果数据。
实施例3
制作负极极片改性浆料：把含80％质量比的涂层材料纳米氧化硅(尺寸10～20nm)和硅酸锂(质量比85:15)、8％的羧甲基纤维素钠(CMC)和12％的丁苯橡胶(SBR)与分散剂水制备成固含量为5％的浆料。
采用转移涂布的方法，把浆料均匀涂覆在预先制备好的人造石墨负极极片上，涂覆厚度控制在5～10微米之间，获得表面包覆改性的负极极片。
正极采用常规表面未改性(未进行涂层改性)的NCM622正极极片，然后与改性后的负极极片，通过辊压、分条、制片、卷绕、顶侧封、注液、化成、二封等常规工序，组装成型号为406591的软包电池，标称容量为3Ah。
对本发明实施例3制备的电芯3个平行测试，测试短路安全性能和循环寿命性能。
参见图4，图4为本发明实施例3制备的3个锂离子电池1C的充放电曲线图。
参见表1，表1为本发明实施例制备的锂离子电池与相应的极片不经处理的常规电池的短路安全性能和循环寿命性能效果数据。
实施例4
制作负极极片改性浆料：把含80％质量比的涂层材料纳米氧化铈(尺寸20～50nm)和偏铝酸锂(质量比90:10)、8％的羧甲基纤维素钠(CMC)和12％的丁苯橡胶(SBR)与分散剂水和乙醇(质量比50:50)制备成固含量为20％的浆料。
采用转移涂布的方法，把浆料均匀涂覆在预先制备好的人造石墨负极极片上，涂覆厚度控制在5～10微米之间，获得表面改性的负极极片。
正极采用常规表面未改性(未进行涂层改性)的NCM622正极极片，然后与改性后的负极极片，通过辊压、分条、制片、卷绕、顶侧封、注液、化成、二封等常规工序，组装成型号为406591的软包电池，标称容量为3Ah。
对本发明实施例4制备的电芯3个平行测试，测试短路安全性能和循环寿命性能。
参见图5，图5为本发明实施例4制备的3个锂离子电池1C的充放电曲线图。
参见表1，表1为本发明实施例制备的锂离子电池与相应的极片不经处理的常规电池的短路安全性能和循环寿命性能效果数据。
实施例5
采用上述实施例1中的改性NCM622正极极片和上述实施例3中的改性人造石墨负极极片，通过辊压、分条、制片、卷绕、顶侧封、注液、化成、二封等常规工序，组装成型号为406591的软包电池，标称容量为3Ah。
对本发明实施例5制备的电芯3个平行测试，测试短路安全性能和循环寿命性能。
参见图6，图6为本发明实施例5制备的3个锂离子电池1C的充放电曲线图。
参见表1，表1为本发明实施例制备的锂离子电池与相应的极片不经处理的常规电池的短路安全性能和循环寿命性能效果数据。
实施例6
采用上述实施例中未改性的常规的NCM622正极极片和人造石墨负极极片，通过辊压、分条、制片、卷绕、顶侧封、注液、化成、二封等常规工序，组装成型号为406591的软包电池，标称容量为3Ah。
对本发明实施例6制备的电芯3个平行测试，测试短路安全性能和循环寿命性能。
参见图7，图7为本发明实施例6制备的3个锂离子电池1C的充放电曲线图。
参见表1，表1为本发明实施例制备的锂离子电池与相应的极片不经处理的常规电池的短路安全性能和循环寿命性能效果数据。
表1
由以上数据可知，经过极片改性的电池，在安全和循环寿命上均优于极片不经过处理的电池。
以上对本发明提供的一种高镍三元材料锂离子电池极片的功能涂层浆料和锂离子电池进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本领域的任何技术人员都能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，和实施任何结合的方法。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。本发明专利保护的范围通过权利要求来限定，并可包括本领域技术人员能够想到的其他实施例。如果这些其他实施例具有不是不同于权利要求文字表述的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的文字表述无实质差异的等同结构要素，那么这些其他实施例也应包含在权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种用于锂离子电池极片的功能涂层浆料，其特征在于，包括涂层材料和助剂；
所述涂层材料包括锂盐和氧化物；
所述锂盐占所述涂层材料的质量比为1％～20％；
所述氧化物包括氧化铝、氧化锆、氧化硅、氧化锌、氧化铈、氧化镁、氧化钛和氧化镨中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的功能涂层浆料，其特征在于，所述锂盐包括钛酸锂、硅酸锂、碳酸锂、草酸锂、偏铝酸锂和磷酸锂中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的功能涂层浆料，其特征在于，所述用于锂离子电池极片的功能涂层浆料包括：
涂层材料 75～90重量份；
增稠剂 5～15重量份；
粘接剂 5～15重量份；
分散剂。
4.根据权利要求3所述的功能涂层浆料，其特征在于，所述分散剂包括水和/或乙醇；
所述用于锂电池电池极片的功能涂层浆料的固含量为2％～30％。
5.根据权利要求3所述的功能涂层浆料，其特征在于，所述增稠剂包括羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸、海藻酸钠、聚乙烯醇和聚丙烯醇中的一种或多种；
所述粘接剂包括丁苯橡胶、水性聚偏氟乙烯、水性聚氨酯和LA系列水性粘接剂中的一种或多种。
6.根据权利要求1～5任意一项所述的功能涂层浆料，其特征在于，所述用于锂离子电池极片的功能涂层浆料包括：
涂层材料 80～95重量份；
粘接剂 5～20重量份；
分散剂。
7.根据权利要求6所述的功能涂层浆料，其特征在于，所述分散剂包括N-甲基吡咯烷酮、丙酮、二甲基亚砜和乙酸乙酯中的一种或多种；
所述粘接剂包括聚偏氟乙烯、环氧树脂、聚氨酯和丙烯酸中的一种或多种；
所述用于锂电池极片的功能涂层浆料的固含量为3％～35％。
8.一种锂离子电池，其特征在于，包括电极极片；
所述电极极片表面复合有功能涂层；
所述功能涂层由权利要求1～7任意一项所述的功能涂层浆料形成。
9.根据权利要求8所述的锂离子电池，其特征在于，所述电极极片包括负极极片；
所述负极极片包括石墨涂层极片、天然石墨涂层极片、复合石墨涂层极片、钛酸锂涂层极片或硅碳复合材料涂层极片；
所述负极极片表面复合有权利要求3～5任意一项所述的功能涂层浆料形成的功能涂层。
10.根据权利要求8所述的锂离子电池，其特征在于，所述电极极片还包括正极极片；
所述正极极片包括三元材料正极极片、钴酸锂材料正极极片、锰酸锂材料正极极片、磷酸铁锂材料正极极片、复合正极材料正极极片或高电压材料正极极片；
所述正极极片表面复合有权利要求6或7所述的功能涂层浆料形成的功能涂层。
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