CN108987669A - 一种提高电池安全性能的正极极片及其方法 - Google Patents

一种提高电池安全性能的正极极片及其方法 Download PDF

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冯玉川
何泓材
刘京亮
熊伟强
张博
杨帆
南策文
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Abstract

本发明公开了一种提高电池安全性能的正极极片，包括正极极片，所述正极极片上延伸有极耳，所述正极极片上涂覆有隔离胶，所述隔离胶涂覆延伸至极耳。优点是：隔离胶涂覆于正极极片以及极耳处，干燥后形成隔离层，在高温情况下，隔膜收缩后，正极集流体与负极膜片之间仍有隔离层的存在，防止短路，从而提高电池的安全性。

Description

一种提高电池安全性能的正极极片及其方法
技术领域
本发明涉及柔性固态锂离子技术领域，尤其涉及了一种提高电池安全性能的正极极片，还涉及了一种提高电池安全性能的正极极片及其方法。
背景技术
近年来，锂离子电池由于具有高的能量和功率密度，优秀循环性能和无污染等优点，广泛用于手机、电脑以及电动汽车中。锂离子电池安全问题的解决是锂离子电池得以广泛应用的前提，虽然锂离子电池在移动电子等中小电池上已经取得了极大的成功，但在电动汽车上的大规模应用，还存在着严重的安全隐患。即使是在小电子领域，也经常有一些安全事故的报道。锂离子电池的安全性已经成为制约其进一步发展的关键因素。
为了确保消费者的人身和财产安全，需要对锂离子电池进行安全性测试。目前国内的安全测试标准主要有GB 31241-2014、GB/T 31485-2015、GJB 2374A-2013。其中热滥用是一项必须且经常难以通过的测试。GB 31241-2014、GB/T 31485-2015中要求在130℃下保温30分钟，而GJB 2374A-2013中更为严苛，需要再150℃下保温2小时，电池不能出现起火、燃烧、爆炸等情况。目前锂离子电池中主要采用PE基或者PP及为主的隔膜，PE基隔膜在130℃以上收缩严重，而PP基隔膜虽然抗温性能较好，但一般较厚，降低了电池的能量密度。
GB 31241-2014、GB/T 31485-2015、GJB 2374A-2013标准中的热滥用温度并未达到满充状态下电池的着火点，而通常电池无法通过热滥用安全测试的原因在于隔膜收缩后造成短路，从而有内部电能的释放，从而引发安全事故。在电池中，最危险的短路形式是正极铝集流体与负极膜片之间的短路，而隔膜收缩后，恰恰容易造成正极铝集流体和负极膜片的短路，造成电能的快速释放，引发安全事故。
发明内容
本发明的目的是：针对上述不足，提供一种提高电池安全性能的正极极片及其方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种提高电池安全性能的正极极片，包括正极极片，所述正极极片上延伸有极耳，所述正极极片上涂覆有隔离胶，所述隔离胶涂覆延伸至极耳。
一种提高电池安全性的方法，此方法包括如下步骤：步骤一：制备隔离胶：a、按照质量比为1-30：10-90称取陶瓷粉体、粘合剂；b、以N-甲基吡咯烷酮为溶剂，将陶瓷粉体、粘合剂与N-甲基吡咯烷酮进行混合，经过超声分散、搅拌，配成含固量为3-60％的均一隔离胶；
步骤二：将步骤一中制备的隔离胶涂覆于正极极片以及极耳正反两面，宽度正极极片宽度和极耳宽度，极耳上的隔离胶长度为1-10mm；
步骤三：在50-150℃下对涂覆的正极极片进行干燥。
所述陶瓷粉体为锂镧锆氧(LLZO)、锂镧锆钽氧(LLZTO)、锂镧钛氧(LLTO)、氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrO2)、氧化钛(TiO2)、硫酸钡(BaSO4)其中的一种或者几种。
所述粘合剂为聚环氧乙烯(PEO)、聚偏氟乙烯(PVDF)、(聚偏氟乙烯-六氟丙烯)共聚物(PVDF-HFP)、聚碳酸乙烯酯(PEC)、聚三亚甲基碳酸酯(PTMC)、聚碳酸丙烯酯(PPC)其中的一种或者几种。
与现有技术相比，本发明所达到的技术效果是：隔离胶涂覆于正极极片以及极耳处，干燥后形成隔离层，在高温情况下，隔膜收缩后，正极集流体与负极膜片之间仍有隔离层的存在，防止短路，从而提高电池的安全性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例一：
如图1所示，本发明的一种提高电池安全性能的正极极片，包括正极极片1，所述正极极片1上延伸有极耳2，所述正极极片1上涂覆有隔离胶3，所述隔离胶3涂覆延伸至极耳2。
一种提高电池安全性的方法，此方法包括如下步骤：步骤一：制备隔离胶：a、按照质量比为1：10称取锂镧锆氧(LLZO)、聚环氧乙烯(PEO)；b、以N-甲基吡咯烷酮为溶剂，将锂镧锆氧(LLZO)、聚环氧乙烯(PEO)与N-甲基吡咯烷酮进行混合，经过超声分散、搅拌，配成含固量为3％的均一隔离胶；
步骤二：将步骤一中制备的隔离胶涂覆于正极极片以及极耳正反两面，宽度正极极片宽度和极耳宽度，极耳上的隔离胶长度为1mm；
步骤三：在50℃下对涂覆的正极极片进行干燥。
与现有技术相比，本发明所达到的技术效果是：隔离胶涂覆于正极极片以及极耳处，干燥后形成隔离层，在高温情况下，隔膜收缩后，正极集流体与负极膜片之间仍有隔离层的存在，防止短路，从而提高电池的安全性。
实施例二：
如图1所示，本发明的一种提高电池安全性能的正极极片，包括正极极片1，所述正极极片1上延伸有极耳2，所述正极极片1上涂覆有隔离胶3，所述隔离胶3涂覆延伸至极耳2。
一种提高电池安全性的方法，此方法包括如下步骤：步骤一：制备隔离胶：a、按照质量比为5：20称取锂镧锆钽氧(LLZTO)、聚偏氟乙烯(PVDF)；b、以N-甲基吡咯烷酮为溶剂，将锂镧锆钽氧(LLZTO)、聚偏氟乙烯(PVDF)与N-甲基吡咯烷酮进行混合，经过超声分散、搅拌，配成含固量为10％的均一隔离胶；
步骤二：将步骤一中制备的隔离胶涂覆于正极极片以及极耳正反两面，宽度正极极片宽度和极耳宽度，极耳上的隔离胶长度为3mm；
步骤三：在70℃下对涂覆的正极极片进行干燥。
与现有技术相比，本发明所达到的技术效果是：隔离胶涂覆于正极极片以及极耳处，干燥后形成隔离层，在高温情况下，隔膜收缩后，正极集流体与负极膜片之间仍有隔离层的存在，防止短路，从而提高电池的安全性。
实施例三：
如图1所示，本发明的一种提高电池安全性能的正极极片，包括正极极片1，所述正极极片1上延伸有极耳2，所述正极极片1上涂覆有隔离胶3，所述隔离胶3涂覆延伸至极耳2。
一种提高电池安全性的方法，此方法包括如下步骤：步骤一：制备隔离胶：a、按照质量比为10：30称取锂镧钛氧(LLTO)、(聚偏氟乙烯-六氟丙烯)共聚物(PVDF-HFP)；b、以N-甲基吡咯烷酮为溶剂，将锂镧钛氧(LLTO)、(聚偏氟乙烯-六氟丙烯)共聚物(PVDF-HFP)与N-甲基吡咯烷酮进行混合，经过超声分散、搅拌，配成含固量为20％的均一隔离胶；
步骤二：将步骤一中制备的隔离胶涂覆于正极极片以及极耳正反两面，宽度正极极片宽度和极耳宽度，极耳上的隔离胶长度为5mm；
步骤三：在80℃下对涂覆的正极极片进行干燥。
与现有技术相比，本发明所达到的技术效果是：隔离胶涂覆于正极极片以及极耳处，干燥后形成隔离层，在高温情况下，隔膜收缩后，正极集流体与负极膜片之间仍有隔离层的存在，防止短路，从而提高电池的安全性。
实施例四：
如图1所示，本发明的一种提高电池安全性能的正极极片，包括正极极片1，所述正极极片1上延伸有极耳2，所述正极极片1上涂覆有隔离胶3，所述隔离胶3涂覆延伸至极耳2。
一种提高电池安全性的方法，此方法包括如下步骤：步骤一：制备隔离胶：a、按照质量比为20：50称取氧化铝(Al2O3)、聚碳酸乙烯酯(PEC)；b、以N-甲基吡咯烷酮为溶剂，将氧化铝(Al2O3)、聚碳酸乙烯酯(PEC)与N-甲基吡咯烷酮进行混合，经过超声分散、搅拌，配成含固量为3-60％的均一隔离胶；
步骤二：将步骤一中制备的隔离胶涂覆于正极极片以及极耳正反两面，宽度正极极片宽度和极耳宽度，极耳上的隔离胶长度为6mm；
步骤三：在100℃下对涂覆的正极极片进行干燥。
与现有技术相比，本发明所达到的技术效果是：隔离胶涂覆于正极极片以及极耳处，干燥后形成隔离层，在高温情况下，隔膜收缩后，正极集流体与负极膜片之间仍有隔离层的存在，防止短路，从而提高电池的安全性。
实施例五：
如图1所示，本发明的一种提高电池安全性能的正极极片，包括正极极片1，所述正极极片1上延伸有极耳2，所述正极极片1上涂覆有隔离胶3，所述隔离胶3涂覆延伸至极耳2。
一种提高电池安全性的方法，此方法包括如下步骤：步骤一：制备隔离胶：a、按照质量比为25：70称取氧化锆(ZrO2)、聚三亚甲基碳酸酯(PTMC)；b、以N-甲基吡咯烷酮为溶剂，将氧化锆(ZrO2)、聚三亚甲基碳酸酯(PTMC)与N-甲基吡咯烷酮进行混合，经过超声分散、搅拌，配成含固量为40％的均一隔离胶；
步骤二：将步骤一中制备的隔离胶涂覆于正极极片以及极耳正反两面，宽度正极极片宽度和极耳宽度，极耳上的隔离胶长度为8mm；
步骤三：在120℃下对涂覆的正极极片进行干燥。
与现有技术相比，本发明所达到的技术效果是：隔离胶涂覆于正极极片以及极耳处，干燥后形成隔离层，在高温情况下，隔膜收缩后，正极集流体与负极膜片之间仍有隔离层的存在，防止短路，从而提高电池的安全性。
实施例六：
如图1所示，本发明的一种提高电池安全性能的正极极片，包括正极极片1，所述正极极片1上延伸有极耳2，所述正极极片1上涂覆有隔离胶3，所述隔离胶3涂覆延伸至极耳2。
一种提高电池安全性的方法，此方法包括如下步骤：步骤一：制备隔离胶：a、按照质量比为30：90称取氧化钛(TiO2)、聚碳酸丙烯酯(PPC)；b、以N-甲基吡咯烷酮为溶剂，将氧化钛(TiO2)、聚碳酸丙烯酯(PPC)与N-甲基吡咯烷酮进行混合，经过超声分散、搅拌，配成含固量为60％的均一隔离胶；
步骤二：将步骤一中制备的隔离胶涂覆于正极极片以及极耳正反两面，宽度正极极片宽度和极耳宽度，极耳上的隔离胶长度为10mm；
步骤三：在150℃下对涂覆的正极极片进行干燥。
与现有技术相比，本发明所达到的技术效果是：隔离胶涂覆于正极极片以及极耳处，干燥后形成隔离层，在高温情况下，隔膜收缩后，正极集流体与负极膜片之间仍有隔离层的存在，防止短路，从而提高电池的安全性。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种提高电池安全性能的正极极片，其特征在于：包括正极极片，所述正极极片上延伸有极耳，所述正极极片上涂覆有隔离胶，所述隔离胶涂覆延伸至极耳。
2.一种提高电池安全性的方法，其特征在于：此方法包括如下步骤：步骤一：制备隔离胶：a、按照质量比为1-30：10-90称取陶瓷粉体、粘合剂；b、以N-甲基吡咯烷酮为溶剂，将陶瓷粉体、粘合剂与N-甲基吡咯烷酮进行混合，经过超声分散、搅拌，配成含固量为3-60％的均一隔离胶；
步骤二：将步骤一中制备的隔离胶涂覆于正极极片以及极耳正反两面，宽度正极极片宽度和极耳宽度，极耳上的隔离胶长度为1-10mm；
步骤三：在50-150℃下对涂覆的正极极片进行干燥。
3.根据权利要求2所述的一种提高电池安全性的方法，其特征在于：所述陶瓷粉体为锂镧锆氧(LLZO)、锂镧锆钽氧(LLZTO)、锂镧钛氧(LLTO)、氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrO2)、氧化钛(TiO2)、硫酸钡(BaSO4)其中的一种或者几种。
4.根据权利要求2所述的一种提高电池安全性的方法，其特征在于：所述粘合剂为聚环氧乙烯(PEO)、聚偏氟乙烯(PVDF)、(聚偏氟乙烯-六氟丙烯)共聚物(PVDF-HFP)、聚碳酸乙烯酯(PEC)、聚三亚甲基碳酸酯(PTMC)、聚碳酸丙烯酯(PPC)其中的一种或者几种。
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