CN107275670A - 锂离子动力电池及其制作方法、其隔膜及隔膜的制作方法，以及用于形成隔膜的浆料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种锂离子动力电池及其隔膜，其中隔膜形成在作为负极极片的金属箔表面，其包括形成在金属箔的至少一个表面上的多孔结构层，该多孔结构层的材料是纳米陶瓷颗粒。金属箔是铜箔，或者其他可以在锂离子动力电池中做为负极集流体的金属箔。本发明的锂离子动力电池完全不使用有机材料的隔膜，从而彻底解决了锂离子动力电池大面积短路的可能性，消除了锂离子动力电池热失控的发生，提高了锂离子动力电池的安全性；并有助于提高锂离子动力电池的能量密度。本发明还提供了锂离子动力电池的制作方法、隔膜的制作方法，以及用于形成隔膜的浆料。

Description

锂离子动力电池及其制作方法、其隔膜及隔膜的制作方法，以 及用于形成隔膜的浆料
技术领域
本发明涉及锂离子动力电池技术领域，尤其涉及一种锂离子动力电池及其制作方法、其隔膜及隔膜的制作方法，以及用于形成隔膜的浆料。
背景技术
锂离子动力电池由于其电压高、重量轻、寿命长、无污染等特点，目前已大量应用在移动电话、便携式计算机、摄像机、照相机等设备中，并且其中大容量的锂离子动力电池已在电动汽车中使用，成为电动汽车的主要动力电源之一。对于锂离子动力电池的使用而言，其安全性能是保证其正常使用的重要因素。
常规锂离子动力电池由正极、负极、隔膜、电解液组成。其中，电解液是具有可燃性的有机液体，隔膜是PE等多孔有机材料，可根据需要设计。通常锂离子动力电池有两种外型：圆柱型和长方型。圆柱型电池内部通常采用螺旋绕制结构(卷绕结构)，使用隔膜在正、负极间间隔而成。而长方型电池则是通过叠片这种形式(层叠结构)，即在一正极上放置隔膜然后放置负极，以此类推叠加而成。
由于当前使用的锂离子动力电池的隔膜为PE等多孔有机材料，其耐热性较差，特别是当温度大于150℃时，隔膜会发生熔断现象，从而引发电池大面积短路，导致锂离子动力电池特别是高容量锂离子动力电池着火、爆炸事故发生。因此，提高锂离子动力电池的隔膜的耐高温性能，避免电池大面积内短路，是保证锂离子电池安全性能的主要手段。
但是，目前大多数隔膜材料包括常见的陶瓷隔膜，都是以PE隔膜为基材，并不能起到很好的安全保护效果。而其他手段，例如陶瓷涂层手段，如在正、负极极片表面涂覆陶瓷层、在PE隔膜表面涂覆陶瓷层等，也都没有起到好的效果。并且，纯度大于95％的陶瓷薄膜由于其韧性和强度限制，很难单独地作为隔膜以在锂离子动力电池中作用。中国专利“一种用于锂电池的陶瓷膜浆料及涂有该陶瓷膜浆料极片的制备方法”(申请号：201310599986.4)，公开了其锂电池的隔膜为涂覆在正极极片和负极极片表面的陶瓷膜浆料层。但是其需要将浆料多次地分别喷涂在电池石墨负极片和镍钴锰三元正极的表面上，并分别进行多次烘干、辊压处理，工艺较为复杂，需要的处理时间也较长，从而成本较高，不利于产品的市场化。并且，该方法在碳负极表面喷涂陶瓷浆料形成陶瓷膜层，增加了负极极片的厚度和重量，将会降低锂离子电池的能量密度。同时正负极表面涂覆陶瓷层，增加了正负极的厚度，通过多次滚压处理后，会降低正负极与集流体的结合强度，会降低电池大电流充放电能力。
因此，希望提供一种锂电池动力电池，能保证其安全性能，尤其是在高温环境中的安全性能。
发明内容
前述需求由本发明满足，其中在一个方面，提供一种锂离子动力电池，其负极极片为金属箔，其隔膜形成在作为负极集流体的金属箔的表面；该隔膜包括覆盖在金属箔的至少一个表面的多孔结构层，该多孔结构层的材料是纳米陶瓷颗粒。金属箔例如是铜箔，或者其他可以在锂离子动力电池中做为负极集流体的金属箔。
在锂离子动力电池中，包括多孔结构层的隔膜阻止了负极极片(金属箔)与正极极片的直接接触，并为吸附电解液提供锂离子通道，又为金属锂的沉积提供空间。
在较佳的实施例中，金属箔的两个表面皆覆盖有多孔结构层，这两个多孔结构层可以彼此相同或不同，例如具有相同或不同的材料和/或结构参数。
金属箔的两个表面中，可以在一个表面上覆盖多孔结构层，而另一个表面上覆盖其他材料和/或结构的绝缘层，该多孔结构层和该绝缘层一起构成隔膜，以阻止金属箔与正极极片的直接接触。
在较佳的实施例中，纳米陶瓷颗粒的粒径不大于100nm，纳米陶瓷颗粒为含锂的化合物的颗粒和/或陶瓷材料的颗粒。其中，含锂的化合物为 LiAlO2和/或Li3PO4，陶瓷材料是Al2O3、ZrO2和/或AlPO4。多孔结构层的厚度为10μm-40μm，多孔结构层具有的气孔率为50-70％。
由此提供的锂离子动力电池可以是圆柱型的或长方型的，其中的电极可以是卷绕结构的或层叠结构的。在本发明的锂离子动力电池充电时，金属锂沉积在隔膜的多孔结构层内，多孔结构层的多孔结构能阻挡锂枝晶的形成，而负极极片(金属箔)充当金属锂沉积的负极和集流体，能够满足锂离子动力电池导电性能的要求。
由于本发明的锂离子动力电池不再需要使用常规的有机材料的隔膜，从而具有大大提高的安全性能。并且，由此提供的锂离子动力电池，不再使用插入式的碳负极材料，使得电池的成本大大降低；由于多孔结构层的材料是纳米陶瓷颗粒，其厚度和重量小于常规锂离子动力电池的碳负极与隔膜的厚度和重量之和，从而提高了锂离子动力电池的能量密度。
在较佳的实施例中，正极极片是表面覆盖有覆盖层的铝箔，该覆盖层的材料包括活性材料和导电炭黑。活性材料是指能够提供锂离子嵌入嵌出位的材料(即，参与化学反应的材料)，诸如LiFePO4、LiCoO2、三元材料 (111、532、622等)、LiMn2O4等。
在较佳的实施例中，电解液的按质量百分比的组分为：10-20％的LiPF6、 25-40％的EC、30-45％的DMC、5-10％的EMC、5-10％的VC以及2-3％的PS。
在第二个方面，提供一种锂离子动力电池的隔膜，其形成在负极极片的表面，其中负极极片是金属箔，所述隔膜包括多孔结构层，该多孔结构层的材料是纳米陶瓷颗粒。金属箔例如是铜箔，或者其他可以在锂离子动力电池中做为负极集流体的金属箔。
其中隔膜的多孔结构层的厚度可根据需要设定(例如，10-40μm)，并且厚度均匀，具有不低于50％的气孔率(且可根据需要设定其气孔率)。
在较佳的实施例中，隔膜包括形成在金属箔的两个表面的多孔结构层，这两个多孔结构层可以彼此相同或不同，例如具有相同或不同的材料和/或结构参数。
在第三个方面，提供一种锂离子动力电池的隔膜的制作方法，用于制作上述的隔膜，该制作方法包括以下步骤：
1、调配含有纳米陶瓷颗粒的浆料；
2、将浆料涂覆到金属箔的至少一个表面上；
3、烘干涂覆有浆料的金属箔；
4、滚压完成烘干的金属箔的该表面。
其中，浆料的按质量百分比的组分为：80-95％的纳米陶瓷颗粒、5-10％的粘结剂和5-10％的溶剂；粘结剂为聚偏氟乙烯或A123水性胶；且，当粘结剂为聚偏氟乙烯时，溶剂是N-甲基吡咯烷酮；当粘结剂是A123水性胶时，溶剂是水，较佳地为去离子水。其中，金属箔例如是铜箔，或者其他可以在锂离子动力电池中做为负极集流体的金属箔。
在较佳的实施例中，涂覆到金属箔的表面上的浆料的厚度为 10μm-40μm，烘干的参数包括：温度为80-100℃，时间为24小时以上；经受滚压的金属箔受到的压力为0.1-1Mpa。
通过滚压金属箔，可以实现覆盖层与金属箔的紧密结合，实现覆盖层结构的致密化，使其在强度、厚度、气孔率等方面都能满足锂离子动力电池的性能要求，从而确保使用由该制作方法制作的隔膜的锂离子动力电池的安全性。
在第四个方面，提供一种浆料，用于形成上述的隔膜。其中，浆料的按质量百分比的组分为：80-95％的纳米陶瓷颗粒、5-10％的粘结剂和5-10％的溶剂；其中，所述纳米陶瓷颗粒为含锂的化合物的颗粒和/或陶瓷材料的颗粒；所述粘结剂为聚偏氟乙烯或A123水性胶；且，当所述粘结剂为聚偏氟乙烯时，所述溶剂是N-甲基吡咯烷酮；当所述粘结剂是A123水性胶时，所述溶剂是水。
在第五个方面，提供一种锂离子动力电池的制作方法，包括：准备负极极片、隔膜、正极极片、电解液和外壳；以及组装所述负极极片、所述隔膜、所述正极极片、所述电解液和所述外壳。其中，负极极片为金属箔；隔膜形成在金属箔的表面，包括覆盖在所述金属箔的至少一个表面的多孔结构层，所述多孔结构层的材料是纳米陶瓷颗粒。金属箔例如是铜箔，或者其他可以在锂离子动力电池中做为负极集流体的金属箔。
可见，本发明的锂离子动力电池及其制作方法、其隔膜及隔膜的制作方法，以及用于隔膜的浆料，能够使得锂离子动力电池完全不使用有机材料的隔膜(包括涂覆有1-5μm陶瓷层的有机材料的隔膜)，从而彻底解决了锂离子动力电池大面积短路的可能性，消除了锂离子动力电池热失控的发生，提高了锂离子动力电池的安全性。并且本发明的锂离子动力电池及其制作方法、其隔膜及隔膜的制作方法，以及用于隔膜的浆料有助于提高锂离子动力电池的能量密度。
纳米陶瓷颗粒的应用可以改变现有锂离子动力电池的常规结构，其中的锂离子动力电池包括圆柱形锂离子电池、卷绕式锂离子电池、层叠片式锂离子电池，锂离子动力电池的常规结构包含：正极、隔膜、负极、电解液、电池壳。利用本发明的浆料的组分、隔膜及其制作方法制备的隔膜和负极极片(即涂覆有纳米陶瓷颗粒的多孔结构层的金属箔)，能够替代现有常规锂离子动力电池中的隔膜和负极的结构，并且能够替代所有常规使用有机隔膜的锂离子电池中的隔膜和负极的结构。而本发明的锂离子动力电池能够替代所有常规使用有机隔膜的锂离子电池。与普通的使用有机隔膜表面涂覆陶瓷层的锂离子电池不同，本发明的锂离子动力电池的隔膜的纳米陶瓷颗粒材料的多孔结构具有厚度大、气孔率可调的优势，由此电池的耐压、耐温性能大幅提高。由此组装而成的本发明的锂离子动力电池的循环性能、倍率放电、安全性能得到了提高，能够满足电动汽车动力电池的要求。
附图说明
图1显示了在一个较佳的实施例中，根据本发明的锂离子动力电池的负极极片和隔膜。
图2显示了在一个较佳的实施例中，根据本发明的锂离子动力电池的正极极片。
图3显示了在一个较佳的实施例中，根据本发明的锂离子动力电池中的正极极片、负极极片和隔膜的一种组装方式。
图4显示了在一个较佳的实施例中，根据本发明的锂离子动力电池中的正极极片、负极极片和隔膜的另一种组装方式。
图5显示了在一个较佳的实施例中，根据本发明的锂离子动力电池中的正极极片、负极极片和隔膜的另一种组装方式。
具体实施方式
以下通过三个实施例，说明本发明的锂离子动力电池及其制作方法、其隔膜及隔膜的制作方法，以及用于隔膜的浆料。
实施例1
锂离子动力电池的负极极片是铜箔，其厚度为12μm。由于铜箔的厚度极小，因此不考虑在其厚度方向上延伸的表面，而认为该铜箔只具有两个在垂直于其厚度的方向上延伸的表面。所用的铜箔的在这两个表面上的尺寸(例如，方形的铜箔的长度和宽度；圆形的铜箔的直径；等)可以根据实际需要设计。
以下应用本发明的隔膜的制作方法，形成该锂离子动力电池的隔膜。具体步骤如下：
1、调配含有纳米陶瓷颗粒的浆料。
所用的纳米陶瓷颗粒为LiAlO2颗粒，其颗粒尺寸(D50)为50nm，即 50％的上述颗粒的直径为50nm，所用的粘结剂为聚偏氟乙烯(PVDF)，所用的溶剂是N-甲基吡咯烷酮(NMP)。
将上述三者(即，纳米陶瓷颗粒、粘结剂和溶剂三者)按照质量百分比8:1:1的比例混合，并充分搅拌，形成浆料。
2、将浆料涂覆到铜箔的表面上。
本实施例中，将上一步骤中形成的浆料涂覆到铜箔的两个表面上，并使得涂覆在铜箔表面上的浆料层的厚度为10±2μm。本实施例中，涂覆的浆料层覆盖铜箔的整个表面。
在其他实施例中，也可以只在铜箔的一个表面上涂覆上述浆料，形成浆料层；而在铜箔的另一个表面形成其他结构和/或材料的绝缘层(较佳地为无机材料，例如陶瓷材料的绝缘层)。
并且在其他实施例中，也可以在铜箔的一个或两个表面上部分地涂覆上述浆料，形成连续或不连续的浆料层，而在铜箔的未被涂覆该浆料的表面部分，用其他的绝缘材料加以覆盖。
3、烘干涂覆有浆料的铜箔。
将上一步骤中获得的涂覆有浆料的铜箔置于80-100℃的环境温度下，进行烘干。烘干的时间(即将该铜箔置于上述环境温度下的时间)为24小时以上。
其中，经过烘干的浆料层的厚度基本保持不变，为10±2μm。
4、滚压完成烘干的铜箔的该表面。
本实施例中，采用辊来滚压上一步骤中获得的铜箔的表面(即滚压经过烘干的浆料层)，例如将铜箔通过辊压机，由辊压机中的辊对铜箔的表面施加压力。较佳地，压力设定为0.1-1Mpa。
本实施例中，压力设定为0.1Mpa。
需要说明的是，经过滚压的浆料层的厚度会发生一定范围内的改变。因此，在本发明中所述的浆料(层)的厚度、多孔结构层的厚度、隔膜的厚度皆是指由浆料形成的经过烘干的且未经过滚压的层的厚度。
由此获得本发明的隔膜，其多孔结构层的气孔率(即，其中气孔体积占总体积的百分数)约为50％。
图1示意性地出了上述获得的隔膜和负极极片，隔膜形成在作为负极极片的铜箔的表面，与铜箔一起用于锂离子动力电池，以形成本发明的锂离子动力电池。
进一步地，本实施例中提供形成本发明的锂离子动力电池的正极极片，及其制作步骤。具体步骤如下：
1、将活性材料、导电剂和粘结剂按比例配合，形成浆料。
具体地，在本步骤中，采用的活性材料是三元材料532(LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2)，采用的导电剂是导电炭黑(super P)，采用的粘结剂是聚偏二氟乙烯(PVDF)，采用的比例是95:2.5:2.5(质量百分比)。其中，也可以使用水胶A123作为粘结剂。
将上述三者按上述比例混合，并加入适量溶剂N-甲基吡咯酮(NMP)，充分搅拌，形成浆料。如果采用的是水胶A123作为粘结剂，在此加入的溶剂则为水，较佳地为去离子水。
2、将上一步骤中形成浆料涂覆到铝箔的表面，并形成正极极片。
类似地，由于铝箔的厚度极小，因此不考虑在其厚度方向上延伸的表面，而认为该铝箔只具有两个在垂直于其厚度的方向上延伸的表面。所用的铝箔的在这两个表面上的尺寸可以根据实际需要设计。
将上述的浆料涂覆在铝箔的两个表面上，形成覆盖层，然后采用制作锂离子动力电池的正极极片的常规工艺(在此不赘述)，进行后续的步骤，最后获得厚度约为100±5μm的正极极片。图2示意性地出了上述获得的正极极片。
进一步地，本实施例中提供形成本发明的锂离子动力电池的制作步骤。具体步骤如下：
1、准备负极极片、隔膜、正极极片、电解液和外壳。
根据实际需要制作的锂离子动力电池的规格，确定用于负极极片和正极极片的铜箔和铝箔的尺寸；并根据本实施例中之前描述的步骤，在铜箔的表面形成隔膜，以及使用铝箔形成正极极片。形成上述隔膜和正极极片并不受次序的限制，例如：可以在两个加工地点形成上述隔膜和正极极片；也可以在一个加工地点先形成隔膜再形成正极极片，或者在一个加工地点先形成正极极片再形成隔膜。
根据实际需要制作的锂离子动力电池的规格，确定所用的外壳的尺寸，获得符合需要的外壳，例如通过制作、委托加工、购买等方式。
根据实际需要制作的锂离子动力电池的规格，确定所用的电解液的组分和量(质量或体积)。对于本发明的锂离子动力电池，较佳地可用的电解液的按质量百分比的组分为：10-20％的LiPF6、25-40％的EC、30-45％的DMC、5-10％的EMC、5-10％的VC以及2-3％的PS。在本实施例中，采用下述的电解液，其按质量百分比的组分为：18％的LiPF6、25％的EC、40％的DMC、10％的 EMC、5％的VC以及2％的PS。
2、组装上一步骤中获得的负极极片、隔膜、正极极片、电解液和外壳，形成锂离子动力电池。
在本步骤中采用制作锂离子动力电池的常规工艺(在此不赘述)，根据实际需要制作的锂离子动力电池的规格，组装上述部分，最后获得锂离子动力电池。
图3示意性地出了将前述的正极极片、隔膜和负极极片组装在一起的一种方式，其形成叠片结构的锂离子动力电池，并在电池的同一端(图所示的上端) 同时引出正极和负极(即图中示意性绘出的两个凸起部分，其中属于铝箔的凸起部分引出电池的正极，属于铜箔的凸起部分引出电池的负极)。
图4示意性地出了将前述的正极极片、隔膜和负极极片组装在一起的另一种方式，其也形成叠片结构的锂离子动力电池，但在其电池的两端(图所示的上端和下端)分别引出正极和负极(即图中示意性绘出的两个横条部分，其中属于铝箔的横条部分引出电池的正极，属于铜箔的横条部分引出电池的负极)。
也可以将正极极片、隔膜和负极极片组装形成卷绕结构的锂离子动力电池，如图5所示，负极极片和隔膜是一体的，作为一层，将该层与正极极片交替重叠后一起卷绕，从而形成卷绕结构的锂离子动力电池。
本实施例中，获得的锂离子动力电池的化成制度为0.01C充、0.1C放。
实施例2
锂离子动力电池的负极极片是铜箔，其厚度为15μm。铜箔的在其表面上的尺寸可以根据实际需要设计。
以下应用本发明的隔膜的制作方法，形成该锂离子动力电池的隔膜。具体步骤如下：
1、调配含有纳米陶瓷颗粒的浆料。
所用的纳米陶瓷颗粒为AlPO4颗粒，其颗粒尺寸(D50)为100nm，所用的粘结剂为聚偏氟乙烯(PVDF)，所用的溶剂是N-甲基吡咯烷酮(NMP)。另外，本实施例中采用的粘结剂也可以是水胶A123，所用的溶剂是水，较佳的是去离子水。
将上述三者按照质量百分比9:0.5:0.5的比例混合，并充分搅拌，形成浆料。
2、将浆料涂覆到铜箔的表面上。
本实施例中，将上一步骤中形成的浆料涂覆到铜箔的两个表面上，并使得涂覆在铜箔表面上的浆料层的厚度为30±2μm。本实施例中，涂覆的浆料层覆盖铜箔的整个表面。
3、烘干涂覆有浆料的铜箔。
将上一步骤中获得的涂覆有浆料的铜箔置于80-100℃的环境温度下，进行烘干。烘干的时间为24小时以上。
其中，经过烘干的浆料层的厚度基本保持不变，为30±2μm。
4、滚压完成烘干的铜箔的该表面。
本实施例中，采用辊来滚压上一步骤中获得的铜箔的表面(即滚压经过烘干的浆料层)，例如将铜箔通过辊压机，由辊压机中的辊对铜箔的表面施加压力。本实施例中，压力设定为0.5Mpa。
由此获得本发明的隔膜，该隔膜的多孔结构层的气孔率约为50％。
上述获得的隔膜形成在作为负极极片的铜箔的表面，与铜箔一起用于锂离子动力电池，以形成本发明的锂离子动力电池。
进一步地，本实施例中提供形成本发明的锂离子动力电池的正极极片，及其制作步骤。具体步骤如下：
1、将活性材料、导电剂和粘结剂按比例配合，形成浆料。
具体地，在本步骤中，采用的活性材料是三元材料111(LiMn0.3Co0.3Ni0.3O2)，采用的导电剂是导电炭黑(super P)，采用的粘结剂是聚偏二氟乙烯(PVDF)，采用的比例是95:2.5:2.5(质量百分比)。其中，也可以使用水胶A123作为粘结剂。
将上述三者按上述比例混合，并加入适量溶剂N-甲基吡咯酮(NMP)，充分搅拌，形成浆料。如果采用的是水胶A123作为粘结剂，在此加入的溶剂则为水，较佳地为去离子水。
2、将上一步骤中形成浆料涂覆到铝箔的表面，并形成正极极片。
所用的铝箔的在其表面上的尺寸可以根据实际需要设计。
将上述的浆料涂覆在铝箔的两个表面上，然后采用制作锂离子动力电池的正极极片的常规工艺(在此不赘述)，进行后续的步骤，最后获得厚度约为 100±5μm的正极极片。
进一步地，本实施例中提供形成本发明的锂离子动力电池的制作步骤。具体步骤如下：
1、准备负极极片、隔膜、正极极片、电解液和外壳。
根据实际需要制作的锂离子动力电池的规格，确定用于负极极片和正极极片的铜箔和铝箔的尺寸，并根据本实施例中之前描述的步骤形成隔膜和正极极片。
根据实际需要制作的锂离子动力电池的规格，确定所用的外壳的尺寸，获得符合需要的外壳，例如通过制作、委托加工、购买等方式。
根据实际需要制作的锂离子动力电池的规格，确定所用的电解液的组分和量(质量或体积)。在本实施例中，采用下述的电解液，其按质量百分比的组分为：20％的LiPF6、30％的EC、30％的DMC、7％的EMC、10％的VC以及 3％的PS。
2、组装上一步骤中获得的负极极片、隔膜、正极极片、电解液和外壳，形成锂离子动力电池。
在本步骤中采用制作锂离子动力电池的常规工艺(在此不赘述)，根据实际需要制作的锂离子动力电池的规格，组装上述部分，最后获得锂离子动力电池。
本实施例中，获得的锂离子动力电池的化成制度为0.01C充、0.1C放。
实施例3
锂离子动力电池的负极极片是铜箔，其厚度为15μm。铜箔的在其表面上的尺寸可以根据实际需要设计。
以下应用本发明的隔膜的制作方法，形成该锂离子动力电池的隔膜。具体步骤如下：
1、调配含有纳米陶瓷颗粒的浆料。
所用的纳米陶瓷颗粒为ZrO2颗粒，其颗粒尺寸(D50)为100nm，所用的粘结剂为聚偏氟乙烯(PVDF)，所用的溶剂是N-甲基吡咯烷酮(NMP)。
将上述三者按照质量百分比8:1:1的比例混合，并充分搅拌，形成浆料。
2、将浆料涂覆到铜箔的表面上。
本实施例中，将上一步骤中形成的浆料涂覆到铜箔的两个表面上，并使得涂覆在铜箔表面上的浆料层的厚度为40±2μm。本实施例中，涂覆的浆料层覆盖铜箔的整个表面。
3、烘干涂覆有浆料的铜箔。
将上一步骤中获得的涂覆有浆料的铜箔置于80-100℃的环境温度下，进行烘干。烘干的时间为24小时以上。
其中，经过烘干的浆料层的厚度基本保持不变，为40±2μm。
4、滚压完成烘干的铜箔的该表面。
本实施例中，采用辊来滚压上一步骤中获得的铜箔的表面(即滚压经过烘干的浆料层)，例如将铜箔通过辊压机，由辊压机中的辊对铜箔的表面施加压力。本实施例中，压力设定为0.8Mpa。
由此获得本发明的隔膜，该隔膜的多孔结构层的气孔率约为50％。
上述获得的隔膜形成在作为负极极片的铜箔的表面，与铜箔一起用于锂离子动力电池，以形成本发明的锂离子动力电池。
进一步地，本实施例中提供形成本发明的锂离子动力电池的正极极片，及其制作步骤。具体步骤如下：
1、将活性材料、导电剂和粘结剂按比例配合，形成浆料。
具体地，在本步骤中，采用的活性材料是三元材料532(LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2)，采用的导电剂是导电炭黑(super P)，采用的粘结剂是聚偏二氟乙烯(PVDF)，采用的比例是95:2.5:2.5(质量百分比)。其中，也可以使用水胶A123作为粘结剂。
将上述三者按上述比例混合，并加入适量溶剂N-甲基吡咯酮(NMP)，充分搅拌，形成浆料。如果采用的是水胶A123作为粘结剂，在此加入的溶剂则为水，较佳地为去离子水。
2、将上一步骤中形成浆料涂覆到铝箔的表面，并形成正极极片。
所用的铝箔的在其表面上的尺寸可以根据实际需要设计。
将上述的浆料涂覆在铝箔的两个表面上，然后采用制作锂离子动力电池的正极极片的常规工艺(在此不赘述)，进行后续的步骤，最后获得厚度约为 100±5μm的正极极片。
进一步地，本实施例中提供形成本发明的锂离子动力电池的制作步骤。具体步骤如下：
1、准备负极极片、隔膜、正极极片、电解液和外壳。
根据实际需要制作的锂离子动力电池的规格，确定作为负极极片和正极极片的铜箔和铝箔的尺寸，并根据本实施例中之前描述的步骤形成隔膜和正极极片。
根据实际需要制作的锂离子动力电池的规格，确定所用的外壳的尺寸，获得符合需要的外壳，例如通过制作、委托加工、购买等方式。
根据实际需要制作的锂离子动力电池的规格，确定所用的电解液的组分和量(质量或体积)。在本实施例中，采用下述的电解液，其按质量百分比的组分为：10％的LiPF6、30％的EC、40％的DMC、8％的EMC、10％的VC以及 2％的PS。
2、组装上一步骤中获得的负极极片、隔膜、正极极片、电解液和外壳，形成锂离子动力电池。
在本步骤中采用制作锂离子动力电池的常规工艺(在此不赘述)，根据实际需要制作的锂离子动力电池的规格，组装上述部分，最后获得锂离子动力电池。
本实施例中，获得的锂离子动力电池的化成制度为0.01C充、0.1C放。

Claims (33)

1.一种锂离子动力电池，包括正极极片、隔膜、负极极片和电解液，其特征在于，
所述负极极片为金属箔，
所述隔膜形成在所述金属箔的表面，包括覆盖在所述金属箔的至少一个表面的多孔结构层，所述多孔结构层的材料是纳米陶瓷颗粒。
2.根据权利要求1所述的锂离子动力电池，其特征在于，所述金属箔是铜箔。
3.根据权利要求1或2所述的锂离子动力电池，其特征在于，所述正极极片是表面覆盖有覆盖层的铝箔，所述覆盖层的材料包括活性材料。
4.根据权利要求1或2所述的锂离子动力电池，其特征在于，所述纳米陶瓷颗粒的粒径不大于100nm。
5.根据权利要求4所述的锂离子动力电池，其特征在于，所述纳米陶瓷颗粒为含锂的化合物的颗粒和/或陶瓷材料的颗粒。
6.根据权利要求5所述的锂离子动力电池，其特征在于，所述含锂的化合物为LiAlO2和/或Li3PO4。
7.根据权利要求5所述的锂离子动力电池，其特征在于，所述陶瓷材料是Al2O3、ZrO2和/或AlPO4。
8.根据权利要求1或2所述的锂离子动力电池，其特征在于，所述金属箔的两个表面上皆覆盖有所述多孔结构层，所述金属箔的两个表面上的两个所述多孔结构层彼此相同或不同。
9.根据权利要求1或2所述的锂离子动力电池，其特征在于，所述多孔结构层的厚度为10μm-40μm。
10.根据权利要求1或2所述的锂离子动力电池，其特征在于，所述多孔结构的气孔率为50-70％。
11.根据权利要求1或2所述的锂离子动力电池，其特征在于，所述电解液的按质量百分比的组分为：10-20％的LiPF6、25-40％的EC、30-45％的DMC、5-10％的EMC、5-10％的VC以及2-3％的PS。
12.一种锂离子动力电池的隔膜，其特征在于，所述隔膜形成在所述锂离子动力电池的负极极片的表面，所述负极极片是金属箔，所述隔膜包括多孔结构层，所述多孔结构层的材料是纳米陶瓷颗粒。
13.根据权利要求12所述的隔膜，其特征在于，所述所述金属箔是铜箔。
14.根据权利要求12所述的隔膜，其特征在于，所述纳米陶瓷颗粒的粒径不大于100nm。
15.根据权利要求12所述的隔膜，其特征在于，所述纳米陶瓷颗粒为含锂的化合物的颗粒和/或陶瓷材料的颗粒。
16.根据权利要求15所述的隔膜，其特征在于，所述含锂的化合物为LiAlO2和/或Li3PO4。
17.根据权利要求15所述的隔膜，其特征在于，所述陶瓷材料是Al2O3、ZrO2和/或AlPO4。
18.根据权利要求12所述的隔膜，其特征在于，所述金属箔的两个表面上皆覆盖有所述多孔结构层，所述金属箔的两个表面上的两个所述多孔结构层彼此相同或不同。
19.根据权利要求12所述的隔膜，其特征在于，所述多孔结构层的气孔率为50-70％。
20.一种锂离子动力电池的隔膜的制作方法，用于制作根据权利要求12-19中任何一个所述的隔膜，其特征在于，包括：
步骤一、调配含有所述纳米陶瓷颗粒的浆料；
步骤二、将所述浆料涂覆到所述金属箔的至少一个表面上；
步骤三、烘干所述涂覆有所述浆料的所述金属箔；
步骤四、滚压完成所述烘干的所述金属箔的所述表面；
其中，所述浆料的按质量百分比的组分为：80-95％的纳米陶瓷颗粒、5-10％的粘结剂和5-10％的溶剂；
其中，所述粘结剂为聚偏氟乙烯或A123水性胶；且，
当所述粘结剂为聚偏氟乙烯时，所述溶剂是N-甲基吡咯烷酮；当所述粘结剂是A123水性胶时，所述溶剂是水。
21.根据权利要求20所述的制作方法，其特征在于，所述步骤二中涂覆在所述基片的所述表面上的所述浆料的厚度为10μm-40μm。
22.根据权利要求20所述的制作方法，其特征在于，所述步骤三中的所述烘干的参数包括：温度为80-100℃，时间为24小时以上。
23.根据权利要求20所述的制作方法，其特征在于，所述步骤四中的经受所述滚压的所述金属箔受到的压力为0.1-1Mpa。
24.一种浆料，用于形成根据权利要求12-19中任何一个所述的隔膜，其特征在于，所述浆料的按质量百分比的组分为：80-95％的纳米陶瓷颗粒、5-10％的粘结剂和5-10％的溶剂；
其中，所述纳米陶瓷颗粒为含锂的化合物的颗粒和/或陶瓷材料的颗粒；所述粘结剂为聚偏氟乙烯或A123水性胶；且，
当所述粘结剂为聚偏氟乙烯时，所述溶剂是N-甲基吡咯烷酮；当所述粘结剂是A123水性胶时，所述溶剂是水。
25.根据权利要求24所述的浆料，其特征在于，所述含锂的化合物为LiAlO2和/或Li3PO4。
26.根据权利要求24所述的浆料，其特征在于，所述陶瓷材料是Al2O3、ZrO2和/或AlPO4。
27.根据权利要求24-26中任何一个所述的浆料，其特征在于，所述纳米陶瓷颗粒的粒径不大于100nm。
28.一种锂离子动力电池的制作方法，包括：
准备负极极片、隔膜、正极极片、电解液和外壳；以及
组装所述负极极片、所述隔膜、所述正极极片、所述电解液和所述外壳；
其特征在于，
所述负极极片为金属箔；
所述隔膜形成在所述金属箔的表面，包括覆盖在所述金属箔的至少一个表面的多孔结构层，所述多孔结构层的材料是纳米陶瓷颗粒。
29.根据权利要求28所述的锂离子动力电池的制作方法，其特征在于，所述金属箔是铜箔。
30.根据权利要求28或29所述的锂离子动力电池的制作方法，其特征在于，所述正极极片是表面覆盖有覆盖层的铝箔，所述覆盖层的材料包括活性材料。
31.根据权利要求28或29所述的锂离子动力电池的制作方法，其特征在于，所述隔膜的制作步骤包括：
步骤一、调配含有所述纳米陶瓷颗粒的浆料；
步骤二、将所述浆料涂覆到所述金属箔的至少一个表面上；
步骤三、烘干所述涂覆有所述浆料的所述金属箔；
步骤四、滚压完成所述烘干的所述金属箔的所述表面；
其中，所述浆料的按质量百分比的组分为：80-95％的纳米陶瓷颗粒、5-10％的粘结剂和5-10％的溶剂；
其中，所述粘结剂为聚偏氟乙烯或A123水性胶；且，
当所述粘结剂为聚偏氟乙烯时，所述溶剂是N-甲基吡咯烷酮；当所述粘结剂是A123水性胶时，所述溶剂是水。
32.根据权利要求31所述的锂离子动力电池的制作方法，其特征在于，所述步骤二中涂覆在所述基片的所述表面上的所述浆料的厚度为10μm-40μm；
所述步骤三中的所述烘干的参数包括：温度为80-100℃，时间为24小时以上；
所述步骤四中的经受所述滚压的所述金属箔受到的压力为0.1-1Mpa。
33.根据权利要求28或29所述的锂离子动力电池的制作方法，其特征在于，所述电解液的按质量百分比的组分为：10-20％的LiPF6、25-40％的EC、30-45％的DMC、5-10％的EMC、5-10％的VC以及2-3％的PS。
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