CN109346656B - 有机物涂层的应用、锂离子电池用极片及其应用、锂离子电池及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种有机物涂层的应用、锂离子电池用极片及其应用、锂离子电池及其应用，属于锂离子电池技术领域。本发明提供了有机物涂层作为隔膜在制备锂离子电池中的应用；有机物涂层由涂料固化而成，所述涂料包括如下重量份的组分：偏氟乙烯‑六氟丙烯共聚物9‑11份、溶剂90‑120份和非溶剂15‑40份。本发明还提供了涂覆有有机物涂层的锂离子电池用极片，并提供了包括该极片的锂离子电池。本发明有机物涂层具有微孔结构，对电解液具有良好的浸润性，可以降低内阻，提高电池电化学性能，涂覆有有机物涂层的极片得到的锂离子电池可不设隔膜，从而大幅提高了锂离子电池电芯内部的空间利用率，提高锂离子电池的体积能量密度。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种有机物涂层的应用、锂离子电池用极片及其应用、锂离子电池及其应用。
背景技术
锂离子电池具有电压高、循环寿命长及无污染等特点，已经被广泛用于智能手机、数码相机、笔记本电脑及新能源电动车等领域。随着数码产品朝着更轻更薄的方向发展，新能源电动车对续航里程要求的不断增加，这些产品都对锂离子电池的能量密度提出了越来越高的要求。
目前的锂离子电池结构主要包括正极片、负极片、隔膜和电解液。在任意相邻的正极片以及负极片之间通过隔膜间隔分离。隔膜作为目前锂离子电池的重要组成部分，是一种具有微孔结构的高分子功能材料或复合材料，是锂离子电池材料中技术壁垒较高的一种高附加值材料，基体材料包括如聚乙烯、聚丙烯材料和两者复合材料等，隔膜的主要作用在于将电池正负极隔开、吸收电解液、只能通过锂离子而不能通过电子。
现有的商业化锂离子电池都具有隔膜，但隔膜的存在不仅增加了生产过程中的复杂性，也增加了成本，此外，由于制造工艺的限制，隔膜作为对电池容量贡献较小的部分，却占据了锂离子电池内部较多的体积，导致锂离子电池的体积能量密度受限，不利于锂离子电池朝高能量密度的方向发展。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的之一在于提供有机物涂层作为隔膜在制备锂离子电池中的应用；有机物涂层代替隔膜用于制备锂离子电池，使得锂离子电池可不设隔膜，能够克服上述问题或者至少部分地解决上述技术问题。
本发明的目的之二在于提供一种锂离子电池用极片；锂离子电池用极片包覆有有机物涂层，有机物涂层的微孔结构对电解液具有良好的浸润性，可以降低内阻，提高电池电化学性能。
本发明的目的之三在于提供锂离子电池用极片在锂离子电池中的应用；该涂覆有有机物涂层的锂离子电池用极片应用于锂离子电池，实现了锂离子电池的无隔膜化，使得电池制备工艺简单，降低了电池成本。
本发明的目的之四在于提供一种锂离子电池；该锂离子电池不设有隔膜，大幅提高了锂离子电池电芯内部的空间利用率，从而提高锂离子电池的体积能量密度。
本发明的目的之五在于提供上述锂离子电池在智能手机、数码相机、笔记本电脑或电动车中的应用，无隔膜的锂离子电池可使得数码产品朝着更轻更薄的方向发展，提高新能源电动车的续航里程。
第一方面，提供了有机物涂层作为隔膜在制备锂离子电池中的应用；
有机物涂层由涂料固化而成，所述涂料包括如下重量份的组分：
偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物9-11份、溶剂90-120份和非溶剂15-40份。
优选地，所述涂料包括如下重量份的组分：
偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物9.5-10.5份、溶剂100-110份和非溶剂17-34份。
优选地，所述溶剂为有机溶剂，优选为丙酮、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜和二甲基乙酰胺中的至少一种，进一步优选为丙酮；
优选地，所述非溶剂为醇溶剂，优选为C1-C4的醇溶剂，进一步优选为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇和异丁醇中的至少一种，更进一步优选为乙醇。
优选地，偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、溶剂和非溶剂混匀后，得到涂料；
优选地，在45-52℃下，将偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物加入溶剂中，1-1.5h后得到偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物与溶剂的混合溶液，然后加入非溶剂，0.5-1h后，得到涂料。
第二方面，提供了一种锂离子电池用极片，包括集流体，所述集流体的表面涂覆有活性物质层，在所述集流体的表面还涂覆有有机物涂层，所述活性物质层位于所述有机物涂层与所述集流体之间；
其中，所述有机物涂层由涂料固化而成；
所述涂料包括如下重量份的组分：
偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物9-11份、溶剂90-120份和非溶剂15-40份。
优选地，所述涂料包括如下重量份的组分：
偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物9.5-10.5份、溶剂100-110份和非溶剂17-34份；
优选地，所述溶剂为有机溶剂，优选为丙酮、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜和二甲基乙酰胺中的至少一种，进一步优选为丙酮；
优选地，所述非溶剂为醇溶剂，优选为C1-C4的醇溶剂，进一步优选为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇和异丁醇中的至少一种，更进一步优选为乙醇。
优选地，所述极片为正极片或负极片；
优选地，所述有机物涂层的涂覆方法为刮刀涂布法、喷涂法、辊涂法、流延涂布法和凹版印刷法中的一种或两种以上方法的组合；
优选地，所述有机物涂层的厚度为5-30μm。
第三方面，提供了上述锂离子电池用极片在锂离子电池中的应用。
第四方面，提供了一种锂离子电池，包括正极、负极和电解液，所述正极、负极通过卷绕或叠片的方式组装成电池卷芯，所述正极极片和/或负极极片为所述的锂离子电池用极片。
第五方面，提供了上述锂离子电池在智能手机、数码相机、笔记本电脑或电动车中的应用。
与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明提供了一种有机物涂层作为隔膜在制备锂离子电池中的应用，有机物涂层由涂料固化而成，涂料包括特定用量的偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、溶剂和非溶剂。偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物在聚偏氟乙烯(PVDF)中引入六氟丙烯(HFP)，可以降低聚偏氟乙烯(PVDF)的结晶度，提高有机物涂层吸附电解液的能力。
2、本发明有机物涂层由涂料固化而成，涂料包括偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、溶剂和非溶剂，涂料固化为有机物涂层时，涂料中的溶剂首先蒸发，使得偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物和非溶剂的含量增加，涂料开始分相，产生有机聚合物的富相和贫相，富相中溶剂含量少，偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物就会沉淀形成膜骨架，而此时，贫相含有的非溶剂仍然较多，当膜骨架中的贫相中含有的非溶剂挥发后，贫相溶液中含有的少量偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物就会结晶收缩附于骨架上，形成微孔，从而得到具有微孔结构的有机物涂层，有机物涂层的微孔结构对电解液具有良好的浸润性，可以降低内阻，提高电池电化学性能。
3、本发明利用有机物涂层作为隔膜用于制备锂离子电池，锂离子电池极片表面涂覆的有机物涂层代替隔膜，使得锂离子电池可不设隔膜，大幅提高了锂离子电池电芯内部的空间利用率，从而提高锂离子电池的体积能量密度。
4、通过将有机物涂层作为隔膜应用于制备锂离子电池，实现了锂离子电池的无隔膜化，使得电池制备工艺简单，降低了电池成本，同时，由于涂覆的有机物涂层与极片结合更紧密，有利于提高电池的电化学性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1提供的正负极的横截面结构示意图；
图2为本发明实施例2提供的正负极的横截面结构示意图；
图3为本发明实施例3提供的正负极的横截面结构示意图。
图标：1-铜箔基体；2-负极活性物质层；3-负极活性物质层表面的有机物涂层；4-铝箔基体；5-正极活性物质层；6-正极活性物质层表面的有机物涂层。
具体实施方式
下面将结合实施例及附图对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
第一方面，提供了有机物涂层作为隔膜在制备锂离子电池中的应用；
有机物涂层由涂料固化而成，涂料包括如下重量份的组分：
偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物9-11份、溶剂90-120份和非溶剂15-40份。
通过将偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物与溶剂和非溶剂混合，涂料固化为有机物涂层时，涂料中的溶剂首先蒸发，使得偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物和非溶剂的含量增加，涂料开始分相，产生有机聚合物的富相和贫相，富相中溶剂含量少，偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物就会沉淀形成膜骨架，而此时，贫相含有的非溶剂仍然较多，当膜骨架中的贫相中含有的非溶剂挥发后，贫相溶液中含有的少量偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物就会结晶收缩附于骨架上，形成微孔，从而得到具有微孔结构的有机物涂层，有机物涂层的微孔结构对电解液具有良好的浸润性，可以降低内阻，提高电池电化学性能。
本发明利用有机物涂层作为隔膜用于制备锂离子电池，锂离子电池极片表面涂覆的有机物涂层代替传统的隔膜，使得锂离子电池可不设有隔膜，大幅提高了锂离子电池电芯内部的空间利用率，从而提高锂离子电池的体积能量密度。
通过将有机物涂层作为隔膜应用于制备锂离子电池，实现了锂离子电池的无隔膜化，使得电池制备工艺简单，降低了电池成本，同时，由于涂覆的有机物涂层与极片结合更紧密，有利于提高电池的电化学性能。
需要说明的是，偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物中的“-”表示“和”的意思，即偏氟乙烯和六氟丙烯共聚得到的共聚物。
可以理解的是，涂料固化为有机物涂层时，涂料中的溶剂首先蒸发，偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物沉淀形成膜骨架，然后非溶剂挥发，剩余的少量偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物就会结晶收缩附于骨架上，形成微孔，得到具有微孔结构的有机物涂层。因此，配合使用的溶剂的沸点低于非溶剂的沸点。
可以理解的是，溶剂是指能溶解偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物的液体，例如可以是丙酮等；非溶剂是指不能溶解偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物，但能与溶剂相混的液体，例如可以是乙醇等。
偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物在聚偏氟乙烯(PVDF)中引入六氟丙烯(HFP)，可以降低聚偏氟乙烯(PVDF)的结晶度，提高涂料固化后得到的有机物涂层吸附电解液的能力。按重量计，偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物为9-11份，偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物典型但非限制性的重量份为9份、9.1份、9.2份、9.3份、9.4份、9.5份、9.6份、9.7份、9.8份、9.9份、10份、10.1份、10.2份、10.3份、10.4份、10.5份、10.6份、10.7份、10.8份、10.9份或11份。
溶剂是指能溶解偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物生成均匀混合物体系的液体，非溶剂是指不能溶解偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物但能与溶剂相混的液体。按重量计，溶剂为90-120份，非溶剂为15-40份；溶剂典型但非限制性的重量份为90份、91份、92份、93份、94份、95份、96份、97份、98份、99份、100份、101份、102份、103份、104份、105份、106份、107份、108份、109份、110份、111份、112份、113份、114份、115份、116份、117份、118份、119份或120份；非溶剂典型但非限制性的重量份为15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份、30份、31份、32份、33份、34份、35份、36份、37份、38份、39份或40份。
作为进一步优选的技术方案，涂料包括如下重量份的组分：
偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物9.5-10.5份、溶剂100-110份和非溶剂17-34份。
在该优选的实施方式中，通过合理调整偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、溶剂和非溶剂的用量，溶剂蒸发后，特定量的偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物将沉淀形成膜骨架，剩余的特定量的偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物的特定量的非溶剂分布于膜骨架中，当膜骨架中的非溶剂挥发后，剩余的特定用量的偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物就会结晶收缩附于骨架上，形成微孔，从而得到具有微孔结构的有机物涂层，有机物涂层的微孔结构对电解液具有良好的浸润性，可以降低内阻，提高电池电化学性能。
作为进一步优选的技术方案，溶剂为有机溶剂。
可以理解的是，此处的“有机溶剂”是指可以使得偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物溶解的有机溶剂。
作为进一步优选的技术方案，溶剂为丙酮、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜和二甲基乙酰胺中的至少一种；在该优选的实施方式中，丙酮、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜和二甲基乙酰胺都可以使得偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物溶解，从而形成均匀混合物体系。
作为进一步优选的技术方案，溶剂为丙酮；在该优选的实施方式中，丙酮可以使得偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物快速溶解，更有利于形成均匀混合物体系，此外，丙酮沸点较低，仅为56.5℃，容易蒸发，涂料固化为有机物涂层时，当丙酮作为溶剂蒸发后，偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物和非溶剂的含量增加，涂料将分相，产生有机聚合物的富相和贫相，富相中溶剂含量少，此时，偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物就会沉淀形成膜骨架。
作为进一步优选的技术方案，非溶剂为醇溶剂；在该优选的实施方式中，醇溶剂不能溶解偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物，但能够与丙酮、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜和二甲基乙酰胺等有机溶剂相混合，涂料固化为有机物涂层时，当溶剂蒸发后，偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物和醇溶剂的含量增加，而醇溶剂不能溶解偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物，偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物就会沉淀形成膜骨架，醇溶剂和剩余的偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物分布于膜骨架中，当醇溶剂挥发后，贫相溶液中含有的少量偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物就会结晶收缩附于骨架上，形成微孔，从而得到具有微孔结构的有机物涂层，有机物涂层的微孔结构对电解液具有良好的浸润性，可以降低内阻，提高电池电化学性能。
作为进一步优选的技术方案，非溶剂为C1-C4的醇溶剂；典型但非限制性的，C1-C4的醇溶剂为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、乙二醇或丙二醇等。在该优选的实施方式中，C1-C4的醇溶剂不能溶解偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物，但能够与丙酮、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜和二甲基乙酰胺等有机溶剂相混合。
作为进一步优选的技术方案，非溶剂为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇和异丁醇中的至少一种；在该优选的实施方式中，甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇或异丁醇不能溶解偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物，但能够与丙酮、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜和二甲基乙酰胺等有机溶剂相混合。
作为进一步优选的技术方案，非溶剂为乙醇；在该优选的实施方式中，乙醇不能溶解偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物，但能够与丙酮、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜和二甲基乙酰胺等有机溶剂相混合，涂料固化为有机物涂层时，当溶剂蒸发后，偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物和乙醇的含量增加，而乙醇不能溶解偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物，偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物就会沉淀形成膜骨架，乙醇和剩余的偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物分布于膜骨架中，当乙醇挥发后，贫相溶液中含有的少量偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物就会结晶收缩附于骨架上，形成微孔，从而得到具有微孔结构的有机物涂层，有机物涂层的微孔结构对电解液具有良好的浸润性，可以降低内阻，提高电池电化学性能。
作为进一步优选的技术方案，偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、溶剂和非溶剂混匀后，得到涂料；在该优选的实施方式中，该制备方法操作简单，易于实施，可操作性强，易于实现规模化生产。
作为进一步优选的技术方案，在45-52℃下，将偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物加入溶剂中，1-1.5h后得到偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物与溶剂的混合溶液，然后加入非溶剂，0.5-1h后，得到涂料；在该优选的实施方式中，通过合理调整温度和时间，使得偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物溶于溶剂中，之后与非溶剂混合均匀，得到涂料。
第二方面，提供了一种锂离子电池用极片，包括集流体，集流体的表面涂覆有活性物质层，在集流体的表面还涂覆有有机物涂层，活性物质层位于有机物涂层与集流体之间；
其中，有机物涂层由涂料固化而成；
涂料包括如下重量份的组分：
偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物9-11份、溶剂90-120份和非溶剂15-40份。
可以理解的是，此处的“固化”是指涂料失去液体部分，由液态变为固态，此处是指涂料失去溶剂和非溶剂，由液态的涂料转变为固态的涂层。
需要说明的是，“集流体的表面涂覆有活性物质层”中的表面是指集流体的正面和/或背面，即可以只涂覆一面(正面或背面)，也可以两面同时涂覆。相应的，“在集流体的表面还涂覆有有机物涂层”是指在涂覆有活性物质层的表面再涂覆一层有机物涂层，例如，如果集流体的正面(只涂覆一面)涂覆了活性物质层，在正面还再涂覆有机物涂层，活性物质层位于有机物涂层与集流体之间。
需要说明的是，活性物质层分为正极片的活性物质层和负极片的活性物质层。正极片的活性物质层主要包括镍钴铝、镍钴锰、锰酸锂、磷酸铁锂和钴酸锂中的至少一种；负极片的活性物质层主要包括石墨类、硅材料类和合金类中的至少一种。
该极片包覆有特定涂料固化而成的涂层，涂层的微孔结构对电解液具有良好的浸润性，可以降低内阻，提高电池电化学性能。
作为进一步优选的技术方案，涂料包括如下重量份的组分：偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物9.5-10.5份、溶剂100-110份和非溶剂17-34份。
作为进一步优选的技术方案，溶剂为有机溶剂，优选为丙酮、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜和二甲基乙酰胺中的至少一种，进一步优选为丙酮。
作为进一步优选的技术方案，非溶剂为醇溶剂，优选为C1-C4的醇溶剂，进一步优选为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇和异丁醇中的至少一种，更进一步优选为乙醇。
作为进一步优选的技术方案，极片为正极片或负极片。
作为进一步优选的技术方案，有机物涂层的涂覆方法为刮刀涂布法、喷涂法、辊涂法、流延涂布法和凹版印刷法中的一种或两种以上方法的组合。
作为进一步优选的技术方案，有机物涂层的厚度为5-30μm；有机物涂层典型但非限制性的厚度为5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm、16μm、17μm、18μm、19μm、20μm、21μm、22μm、23μm、24μm、25μm、26μm、27μm、28μm、29μm或30μm。在该优选的实施方式中，厚度为5-30μm的有机物涂层具有良好的浸润性，可以降低内阻，提高电池电化学性能，具有良好的吸附电解液的能力，若有机物涂层过厚，甚至超过现有锂离子电池常用隔膜厚度，将不能起到无隔膜化的作用，不利于提升锂离子电池的体积能量密度。有机物涂层过薄，固化后膜强度较低，将会给后续电池制作带来较大困难。
第三方面，提供了上述锂离子电池用极片在锂离子电池中的应用。
将涂覆有有机物涂层的锂离子电池用极片应用于锂离子电池，实现了锂离子电池的无隔膜化，使得电池制备工艺简单，降低了电池成本。
第四方面，提供了一种锂离子电池，包括正极、负极和电解液，正极、负极通过卷绕或叠片的方式组装成电池卷芯，正极极片和/或负极极片为的锂离子电池用极片。
该锂离子电池不设有隔膜，大幅提高了锂离子电池电芯内部的空间利用率，从而提高锂离子电池的体积能量密度。
第五方面，提供了上述锂离子电池在智能手机、数码相机、笔记本电脑或电动车中的应用。
该无隔膜的锂离子电池可使得数码产品朝着更轻更薄的方向发展，提高新能源电动车的续航里程。
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行进一步地说明。
实施例1
1、有机物涂层作为隔膜在制备锂离子电池中的应用
有机物涂层由涂料固化而成，涂料包括20g偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、210g丙酮和34.4g乙醇。
2、涂料的制备
将20g偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物粉末加入到210g丙酮溶液中，共聚物粉末溶解后在50℃下加热1.2小时得到透明均匀的混合溶液。再往混合溶液中加入34.4g的乙醇形成共混溶液，将形成的共混溶液在50℃下加热0.8小时，得到涂覆用的涂料。
3、锂离子电池用极片
①在负极极片表面涂覆负极活性物质层
负极浆料的制备：按负极活性物质：导电剂：粘结剂＝95:2:3的重量比例混合，然后与120份去离子水混匀，得到负极浆料；其中，负极活性物质为石墨，导电剂为导电炭黑SuperP，粘结剂为CMC和SBR。
将负极浆料涂覆在铜箔基体(1)的正面和背面，制成150μm厚的负极活性物质层(2)，如图1所示。
②在正极极片表面涂覆正极活性物质层
正极浆料的制备：按正极活性材料：导电剂：粘结剂＝96:2:2的重量比例混合，然后NMP(N-甲基吡咯烷酮)溶剂混匀，其中，NMP与正极活性材料的，重量比为32.5：96，得到正极浆料；其中，以镍钴锰三元材料为正极活性材料，导电剂为导电炭黑SuperP和导电石墨Ks-6(SuperP与Ks-6的质量比为1：1)，粘结剂为PVDF。
将正极浆料涂覆在铝箔基体(4)的正面和背面，制成220μm厚的正极活性物质层(5)，如图1所示。
③将配置好的涂料采用刮刀涂布法涂覆在辊压分切后的正极片活性物质层(5)和负极片活性物质层(2)表面，在正极活性物质层(5)表面制成20μm的有机物涂层(6)，在负极活性物质层(2)表面制成20μm的有机物涂层(3)，如图1所示。
将涂覆后的正极极片在80℃下真空烘烤24h；将涂覆后的负极极片在60℃下真空烘烤24h；
4、无隔膜锂离子电池
将正负极极片按照卷绕方式制成电池卷芯，并与电池壳体、电解液组装成电池。
实施例2
1、有机物涂层作为隔膜在制备锂离子电池中的应用
有机物涂层由涂料固化而成，涂料包括10g偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、105g丙酮和27g乙醇。
2、涂料的制备
将10g偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物粉末加入到105g丙酮溶液中，共聚物粉末溶解后在50℃下加热1小时得到透明均匀的混合溶液。再往混合溶液中加入27g的乙醇形成共混溶液，将形成的共混溶液在50℃下加热1小时得到涂覆用的涂料。
3、锂离子电池用极片
①在负极极片表面涂覆负极活性物质层
负极浆料的制备：按负极活性物质：导电剂：粘结剂＝95:2:3的重量比例混合，然后与120份去离子水混匀，得到负极浆料；其中，负极活性物质为石墨，导电剂为导电炭黑SuperP，粘结剂为CMC和SBR。
将负极浆料涂覆在铜箔基体(1)的正面和背面，制成142μm厚的负极活性物质层(2)，如图2所示。
②在正极极片表面涂覆正极活性物质层
正极浆料的制备：按正极活性材料：导电剂：粘结剂＝95:2:3的重量比例混合，然后NMP(N-甲基吡咯烷酮)溶剂混匀，其中，NMP与正极活性材料的，重量比为32.5：95，得到正极浆料；其中，以锰酸锂材料为正极活性材料，导电剂为导电炭黑SuperP和导电石墨Ks-6(SuperP与Ks-6的质量比为1：1)，粘结剂为PVDF。
将正极浆料涂覆在铝箔基体(4)的正面和背面，制成203μm厚的正极活性物质层(5)，如图2所示。
③将配置好的涂料采用辊涂法涂覆在辊压分切后的负极极片活性物质层(2)表面；在负极极片活性物质层(2)表面制成20μm的有机物涂层(3)，如图2所示。
将涂覆后的负极极片在60℃下真空烘烤24h。
4、无隔膜锂离子电池
将正负极极片按照叠片方式制成电池卷芯，并与电池壳体、电解液组装成电池。
实施例3
1、有机物涂层作为隔膜在制备锂离子电池中的应用
有机物涂层由涂料固化而成，涂料包括10g偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、105g丙酮和34.4g乙醇。
2、涂料的制备
将10g偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物粉末加入到105g丙酮溶液中，共聚物粉末溶解后在50℃下加热1.5小时得到透明均匀的混合溶液。再往混合溶液中加入34.4g的乙醇形成共混溶液，将形成的共混溶液在50℃下加热0.5小时得到涂覆用的涂料。
3、锂离子电池用极片
①在负极极片表面涂覆负极活性物质层
负极浆料的制备：按负极活性物质：导电剂：粘结剂＝95:2:3的重量比例混合，然后与120份去离子水混匀，得到负极浆料；其中，负极活性物质为石墨，导电剂为导电炭黑SuperP，粘结剂为CMC和SBR。
将负极浆料涂覆在铜箔基体(1)的正面和背面，制成147μm厚的负极活性物质层(2)，如图3所示。
②在正极极片表面涂覆正极活性物质层
正极浆料的制备：按正极活性材料：导电剂：粘结剂＝96:2:2的重量比例混合，然后NMP(N-甲基吡咯烷酮)溶剂混匀，其中，NMP与正极活性材料的，重量比为32.5：96，得到正极浆料；其中，以钴酸锂材料为正极活性物质的主材料，导电剂为导电炭黑SuperP和导电石墨KS-6(SuperP与KS-6的质量比为1：1)，粘结剂为PVDF。
将正极浆料涂覆在铝箔基体(4)的正面和背面，制成205μm厚的正极活性物质层(5)，如图3所示。
③将配置好的涂料采用喷涂法涂覆在辊压分切后的正极极片活性物质层(5)表面；在正极极片活性物质层(5)表面制成20μm的有机物涂层(6)，如图3所示。
将涂覆后的正极极片在80℃下真空烘烤24h。
4、无隔膜锂离子电池
将正负极极片按照卷绕方式制成电池卷芯，并与电池壳体、电解液组装成电池。
实施例4-7
实施例4-7与实施例1的不同之处在于涂料中各组分的用量，具体如表1所示。
表1实施例4-7涂料中各组分的重量份
| 偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物 | 丙酮 | 乙醇 | |
| 实施例4 | 9份 | 90份 | 40份 |
| 实施例5 | 11份 | 120份 | 15份 |
| 实施例6 | 10份 | 100份 | 17份 |
| 实施例7 | 10份 | 110份 | 34份 |
实施例8-10
实施例8-10与实施例4的不同之处在于涂料中溶剂和非溶剂的种类，具体如表2所示。
表2实施例8-10中溶剂和非溶剂的种类
| 溶剂 | 非溶剂 | |
| 实施例8 | 四氢呋喃 | 正丙醇 |
| 实施例9 | 丙酮 | 异丙醇 |
| 实施例10 | N,N-二甲基甲酰胺 | 乙二醇 |
实施例8-10中涂料的制备过程中可通过适当的增高温度来使得偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物与溶剂和非溶剂混合均匀。
实施例11
实施例11与实施例1的不同之处在于，只在铜箔基体的正面涂覆负极浆料，同样的，只在正极浆料的正面涂覆正极浆料，然后将涂料采用刮刀涂布法涂覆在辊压分切后的正极片正面的活性物质层表面和负极片正面的活性物质层表面，在正极活性物质层表面制成20μm的有机物涂层，在负极活性物质层表面制成20μm的有机物涂层。
将涂覆后的正极极片在80℃下真空烘烤24h；将涂覆后的负极极片在60℃下真空烘烤24h；
将正负极极片按照卷绕方式制成电池卷芯，并与电池壳体、电解液组装成电池。
试验例1
对实施例1-11的锂离子电池按照GB/T31485-2015进行安全测试，安全性能如表3所示。
表3实施例1-11锂离子电池的安全性能测试结果
| 过充 | 针刺 | 挤压 | |
| 实施例1 | 通过 | 通过 | 通过 |
| 实施例2 | 通过 | 通过 | 通过 |
| 实施例3 | 通过 | 通过 | 通过 |
| 实施例4 | 通过 | 通过 | 通过 |
| 实施例5 | 通过 | 通过 | 通过 |
| 实施例6 | 通过 | 通过 | 通过 |
| 实施例7 | 通过 | 通过 | 通过 |
| 实施例8 | 通过 | 通过 | 通过 |
| 实施例9 | 通过 | 通过 | 通过 |
| 实施例10 | 通过 | 通过 | 通过 |
| 实施例11 | 通过 | 通过 | 通过 |
从表3的测试结果可以看出，实施例1-11锂离子电池的锂离子电池安全性能较高。在针刺、过充测试中，实施例1-11均全部通过，无爆炸起火现象。
应当理解的是，上述制备方法的说明中未详细描述的内容，均是本领域技术人员容易想到的常用参数，因此可以省略对其的详细说明。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (13)
1.一种锂离子电池用极片，其特征在于，包括集流体，所述集流体的表面涂覆有活性物质层，在所述集流体的表面还涂覆有有机物涂层，所述活性物质层位于所述有机物涂层与所述集流体之间；
其中，所述有机物涂层由涂料固化而成；
所述涂料包括如下重量份的组分：
偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物9-11份、溶剂90-120份和非溶剂15-40份；
所述有机物涂层作为隔膜在制备锂离子电池中的应用；
所述非溶剂为甲醇、乙醇、正丙醇和异丙醇中的至少一种；
所述有机物涂层的厚度为5-30μm。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池用极片，其特征在于，所述涂料包括如下重量份的组分：
偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物9.5-10.5份、溶剂100-110份和非溶剂17-34份。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池用极片，其特征在于，所述溶剂为有机溶剂。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池用极片，其特征在于，所述溶剂为丙酮、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜和二甲基乙酰胺中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池用极片，其特征在于，所述溶剂为丙酮。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池用极片，其特征在于，所述非溶剂为乙醇。
7.根据权利要求1或2所述的锂离子电池用极片，其特征在于，偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、溶剂和非溶剂混匀后，得到涂料。
8.根据权利要求1或2所述的锂离子电池用极片，其特征在于，在45-52℃下，将偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物加入溶剂中，1-1.5h后得到偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物与溶剂的混合溶液，然后加入非溶剂，0.5-1h后，得到涂料。
9.根据权利要求1-6任一项所述的锂离子电池用极片，其特征在于，所述极片为正极片或负极片。
10.根据权利要求1所述的锂离子电池用极片，其特征在于，所述有机物涂层的涂覆方法为刮刀涂布法、喷涂法、辊涂法、流延涂布法和凹版印刷法中的一种或两种以上方法的组合。
11.权利要求1-10任一项所述的锂离子电池用极片在锂离子电池中的应用。
12.一种锂离子电池，包括正极、负极和电解液，其特征在于，所述正极、负极通过卷绕或叠片的方式组装成电池卷芯，正极极片和/或负极极片为权利要求1-10任一项所述的锂离子电池用极片。
13.权利要求12所述的锂离子电池在智能手机、数码相机、笔记本电脑或电动车中的应用。
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