CN110212201A - 电芯、电池极片及其制备方法、电池 - Google Patents

电芯、电池极片及其制备方法、电池 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电芯、电池极片及其制备方法、电池，其中，电芯，包括位于外侧的两片第一负极极片、位于两片所述第一负极极片之间的正极极片，以及位于所述第一负极极片和所述正极极片之间的隔膜；所述第一负极极片包括第一负极集流体、设于所述第一负极集流体一表面上的负极活性材料涂层，以及设于所述第一负极集流体另一表面上的阻燃涂层，各所述第一负极极片上的所述负极活性材料涂层均与所述正极极片相对设置；其中，所述阻燃涂层的原料包括阻燃剂、抗沉降剂、粘接剂和表面活性剂。本发明通过在第一负极极片上阻燃涂层，且该阻燃层位于电芯的最外侧，能够提高电池的安全性能，又不会影响电池内阻和倍率、循环等电化学性能。

Description

电芯、电池极片及其制备方法、电池
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种电芯、电池极片及其制备方法、电池。
背景技术
近年来，便携式电子产品、电动汽车、储能电站等领域快速发展，锂离子电池因其能量密度高、工作电压高、自放电小、循环寿命长等优点成为首选的化学电源。随着产品的升级，人们对锂离子电池的能量密度要求越来越高，但是安全性能却没有同步升级，在实际使用过程中，安全事故时有发生，这主要是由于锂离子电池在遭受高温、跌落等过程中隔膜收缩、脆化导致阴、阳极接触短路等产生热失控，引发电池起火甚至爆炸，严重影响用户的生命和财产安全。对于容量更大的动力电池来说，安全性能更为重要。
为了提升锂离子电池的安全性能，一些技术是通过调整电解液配方，在电解液中添加阻燃剂、过充添加剂等改善安全性能。但是此种做法往往牺牲了电池的电化学性能，不能从根本上解决问题。也有一些技术是将电池集流体划分成两个区域，在其中一个区域涂覆活性材料涂层，另一区域涂布PTC材料涂层，在电池发生短路或过充等温度剧烈升高时，PTC材料的电阻率迅速增大，从而阻断电解液离子的传输，或直接阻断电路，从而起到保护电池系统的作用，提升电池的安全性能，该方法虽然在一定程度上阻止了电池温度的进一步升高，但其容易导致电池内阻的升高、电池能量密度的降低等，对电池的性能影响很大。还有一些技术是将阻燃剂包裹在微胶囊中，再与含有隔膜保护剂的溶液混合并涂布在隔膜表面，最终将微胶囊固定在隔膜表面，在电池发生热失控时，释放阻阻燃剂对电池进行保护，然而此种方法会增加隔膜的内阻，影响锂离子传输，对电池的倍率性能和低温性能产生不利影响。
发明内容
基于此，有必要提供一种电芯，能够很好地提高电池的安全性能，又不会影响电池的内阻和电化学性能。
一种电芯，包括位于外侧的两片第一负极极片、位于两片所述第一负极极片之间的正极极片，以及位于所述第一负极极片和所述正极极片之间的隔膜；
所述第一负极极片包括第一负极集流体、设于所述第一负极集流体一表面上的负极活性材料涂层，以及设于所述第一负极集流体另一表面上的阻燃涂层，各所述第一负极极片上的所述负极活性材料涂层均与所述正极极片相对设置；其中，所述阻燃涂层的原料包括阻燃剂、抗沉降剂、粘接剂和表面活性剂。
在一实施例中，所述电芯还包括第二负极极片，所述第二负极极片包括第二负极集流体和分别设于所述第二负极集流体两表面上的负极活性材料涂层；
所述正极极片的数量为m，m为大于或等于2的整数；所述第二负极极片的数量为m-1；
m片所述正极极片和m-1片所述第二负极极片交替排布，且相邻的所述正极极片和所述第二负极极片之间均设有隔膜。
在其中一个实施例中，所述阻燃剂选自无机阻燃剂和有机阻燃剂中的至少一种；
其中，所述无机阻燃剂选自包覆红磷、聚磷酸胺、三聚氰胺聚磷酸盐膨胀型阻燃剂和复合型无机阻燃剂中的至少一种；所述有机阻燃剂选自2,2-双((4-苯氧基苯基氧化膦)-对氨基苯甲酸)丙烷、双(2-羧基乙基)膦酸、双-(对-苯甲酸)-苯基-磷酰胺、N-苯甲酸-(乙基-N-苯甲酸甲酰胺)磷酰胺、聚-N-苯胺-苯基-磷酰胺、2-(二甲基磷酸酯)-4,6(对氨基苯甲酸)-均三嗪、高氟碳酸酯、磷酸酯阻燃剂、六苯氧环三磷腈、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物和膦酯类阻燃剂中的至少一种。
包覆红磷是指采用包覆技术制成的超细包覆红磷阻燃剂；复合无机阻燃剂是指由氢氧化铝、氢氧化镁、赤磷、多聚磷酸铵、硼酸锌、氧化锑和钼化合物等中至少两种组成的无机阻燃剂。
在其中一个实施例中，所述阻燃剂为无机阻燃剂和有机阻燃剂的混合物。
在其中一个实施例中，所述粘接剂选自水性丁苯胶乳、聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠、聚四氟乙烯和聚氧化乙烯中的至少一种；和/或
所述抗沉降剂选自非离子型聚氧乙烯脂肪胺(醇)、聚氧乙烯脂肪酸硫酸盐和聚二醇醚中的至少一种；和/或
所述表面活性剂选自烷基酚聚氧乙烯醚、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酸、脂肪酸甲酯乙氧基化物和聚丙二醇的环氧乙烷加成物中的至少一种。
本发明又一目的在于提供一种电池极片，包括集流体、设于所述集流体一表面上的活性材料涂层，以及设于所述集流体另一表面上的阻燃涂层；所述阻燃涂层的原料包括阻燃剂、抗沉降剂、粘接剂和表面活性剂。
本发明又一目的在于提供一种电池极片的制备方法，包括以下步骤：
提供集流体；
在所述集流体一表面上涂覆活性材料涂料，形成活性材料涂层；
将阻燃涂层的原料与溶剂混合均匀，得到阻燃涂料，将所述阻燃涂料涂覆在所述集流体另一表面上，干燥后，形成所述阻燃涂层；所述阻燃涂层的原料包括阻燃剂、抗沉降剂、粘接剂和表面活性剂。
在其中一个实施例中，在所述将阻燃涂层的原料与溶剂混合均匀的步骤中，先将所述溶剂、所述抗沉降剂、所述粘接剂和所述表面活性剂混合、搅匀，得到第一混合混；再将所述第一混合液和所述阻燃剂混合，在真空条件下搅拌均匀。
在其中一个实施例中，所述阻燃剂、所述溶剂、所述抗沉降剂、所述粘接剂和所述表面活性剂的重量比为(6.5～8.9):(5.8～7.7):(0.05～0.08):(0.03～0.09):(0.005～0.01)；
所述溶剂选自碳酸二甲酯、去离子水、N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。
本发明另一目的在于提供一种电池，所述电池包含上述的电芯。
本发明具有以下有益效果：
1)本发明的电芯，通过设置第一负极极片，且在第一负极极片远离正极极片的一面设有阻燃涂层(即将传统电芯中位于最外层负极极片上的负极活性材料涂层替换成上述阻燃涂层)，该阻燃涂层通过各原料组分搭配均匀的涂覆在集流上，在电芯的内部发生热失控时，第一负极极片上的阻燃涂层可及时发挥阻燃效果，阻止电池内部因温度进一步升高而发生的燃烧，提高电池的安全性能；而且，由于位于叠芯最外侧的负极活性材料涂层不参与电池内部的电化学反应，因此，将最外层负极极片上的负极活性材料涂层替换成上述阻燃涂层，不会影响电池的内阻、能量密度、容量、循环性能以及倍率等电化学性能。
2)相较于将阻燃剂涂覆在每片电池极片的固定位置或者将其与隔膜复合等传统方法，本发明将阻燃涂层设置在不参与电池化学反应的第一负极极片远离正极极片的一表面上，其不会影响电池内部正、负极活性材料涂层有有效反应面积，也不会影响锂离子在电池内部的传输，因此，本发明能够在提高电池的安全性能的同时，不会影响电池的电化学性能。
3)本发明的制备方法工艺简单易于实现，基本不需对现有设备进行改造调整，同时，还能够降低电池制造的成本，适于大范围推广。
附图说明
图1为本发明一实施方式的电池极片的纵截面剖示图；
图2为本发明一实施方式的电芯的纵截面剖示图；
图3为图2中电芯的正极极片的纵截面剖示图；
图4为图2中电芯的第二负极极片的纵截面剖示图；
图5为本发明对比例1的电芯的纵截面剖示图；
图6为本发明对比例2的电芯的纵截面剖示图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述，并给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明一实施方式提供一种电池极片10，如图1所示，包括集流体11和设于集流体11一表面上的活性材料涂层12，以及设于集流体11另一表面上的阻燃涂层13。其中，阻燃涂层13的原料包括阻燃剂、抗沉降剂、粘接剂和表面活性剂。
在一实施例中，集流体11的厚度为4μm～12μm。
集流体是指汇集电流的结构或零件，具体可为金属箔，如铝箔、铜箔等。
在本具体实施例中，电池极片10的集流体11为铜箔，活性材料涂层12的原料为负极活性材料涂料，负极活性材料涂料由包括石墨、导电剂、粘接剂和助剂的原料经匀浆工序制成。
本发明另一实施方式提供一种上述电池极片的制备方法，包括以下步骤：
S1、提供集流体。
在本具体实施例中，集流体为铜箔。可以理解，在其他实施例中，集流体可以是其他材质的集流体。
S2、在集流体的一表面上涂覆活性材料涂料，形成活性材料涂层。
在本具体实施例中，活性材料涂料为负极活性材料涂料。
具体地，将石墨、导电剂、粘接剂和助剂混合，并通过匀浆工艺制成负极活性材料涂料，然后采用涂布机将负极活性材料涂料涂覆于集流体的一表面上，经过连续烘箱烘干后，形成活性材料涂层。
S3、将阻燃涂层的原料与溶剂混合均匀，得到阻燃涂料，在集流体的另一表面上涂覆步骤S3制成的阻燃涂料，干燥后，形成阻燃涂层。其中，阻燃涂层的原料包括阻燃剂、抗沉降剂、粘接剂和表面活性剂。
具体地，采用涂布机将阻燃涂料涂覆在集流体的另一表面上，经过连续烘箱烘干后，形成阻燃涂层。
可以理解的，上述步骤S2和S3没有严格的顺序要求，可以先进行步骤S2也可以先进行步骤S3，也可以同时进行步骤S2和步骤S3的操作。
在一实施例中，在将阻燃涂层的原料与溶剂混合均匀的步骤中，先将溶剂、抗沉降剂、粘接剂和表面活性剂混合、搅匀，得到第一混合混；再将第一混合液和阻燃剂混合，在真空条件下搅拌均匀。
在一实施例中，真空条件的真空度为-70KPa～-90KPa。
进一步地，搅拌采用搅拌机进行搅拌，搅拌机的公转速度为10r/min～15r/min，自转300r/min～800r/min。
具体地，先将溶剂、抗沉降剂、粘接剂和表面活性剂加入搅拌机中，以公转10r/min～15r/min，自转300r/min～800r/min搅拌30min～150min，再往搅拌机中加入阻燃剂，抽真空至-70KPa～-90KPa后，以相同转速继续搅拌30min～210min，得到均匀分散的阻燃涂料。
在一实施例中，阻燃剂选自无机阻燃剂和有机阻燃剂中的至少一种。其中，无机阻燃剂选自包覆红磷、聚磷酸胺、三聚氰胺聚磷酸盐膨胀型阻燃剂和复合型无机阻燃剂中的至少一种；有机阻燃剂选自2,2-双((4-苯氧基苯基氧化膦)-对氨基苯甲酸)丙烷(BPOAP)、双(2－羧基乙基)膦酸、双-(对-苯甲酸)-苯基-磷酰胺(BCNPO)、N-苯甲酸-(乙基-N-苯甲酸甲酰胺)磷酰胺(BNPPO)、聚-N-苯胺-苯基-磷酰胺(PDPPD)、2-(二甲基磷酸酯)-4,6(对氨基苯甲酸)-均三嗪(DPTPO)、高氟碳酸酯、磷酸酯阻燃剂(HBDP)、六苯氧环三磷腈、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)和膦酯类阻燃剂等中的至少一种。
在一实施例中，阻燃剂为无机阻燃剂和有机阻燃剂的混合物。
如此，通过无机阻燃剂和有机阻燃剂搭配作用，阻燃涂层的阻燃效果得到提高。较优地，阻燃剂为聚磷酸铵和六苯氧环三磷腈的混合物。
进一步地，聚磷酸铵与六苯氧环三磷腈的质量比为(2.5～4):(4～6)。
在一实施例中，溶剂选碳酸二甲酯、去离子水和N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。
在一实施例中，粘接剂选自水性丁苯胶乳(SBR)、聚偏氟乙烯(PVDF)、羧甲基纤维素钠(CMC)、聚四氟乙烯(PFTE)和聚氧化乙烯(PEO)中的至少一种。
在一实施例中，抗沉降剂选自非离子型聚氧乙烯脂肪胺(醇)、聚氧乙烯脂肪酸硫酸盐(Uniperol W)和聚二醇醚中的至少一种。
在一实施例中，表面活性剂为非离子型表面活性剂。
具体地，表面活性剂烷基酚聚氧乙烯醚、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酸、脂肪酸甲酯乙氧基化物和聚丙二醇的环氧乙烷加成物中的至少一种。
在一实施例中，阻燃剂、溶剂、抗沉降剂、粘接剂和表面活性剂的重量比为(6.5～8.9):(5.8～7.7):(0.05～0.08):(0.03～0.09):(0.005～0.01)。
在一实施例中，按重量份计，阻燃涂料的原料包括65～89份阻燃剂、58～77份碳酸二甲酯、0.5～0.9份聚二醇醚、0.3～0.9份水性丁苯胶乳和0.05～0.1份烷基酚聚氧乙烯醚，其中阻燃剂包括聚磷酸铵和六苯氧环三磷腈，聚磷酸铵与六苯氧环三磷腈的重量比为(2.5～4):(4～6)。
进一步地，聚磷酸铵与六苯氧环三磷腈的重量比为3:5。
在一实施例中，电池极片的制备方法还包括对形成保液涂层后的卷材进行辊压、分条和横切的步骤。
本发明另一实施方式提供一种电芯，如图2所示，电芯100包括位于外侧的两片第一负极极片110、位于该两片第一负极极片之间的至少一片正极极片120，以及位于第一负极极片110和正极极片120之间的隔膜130。
其中，第一负极极片110包括第一负极集流体111、分别涂覆在第一负极集流体相对两个表面上的负极活性材料涂层112和阻燃涂层113，各第一负极极片110上的负极活性材料涂层112均与正极极片120相对设置；其中，阻燃涂层113的原料包括阻燃剂、抗沉降剂、粘接剂和表面活性剂。
具体的，第一负极极片110为上述集流体为铜箔的电池极片10，或采用上述方法制备得到的电池极片。
如图3所示，正极极片120包括正极集流体121和分别设于正极集流体121两个相对的表面上的正极活性材料涂层122。
隔膜130选自双面陶瓷和单面陶瓷隔膜中的至少一种。
隔膜130包括基膜(图未示)和设于基膜上的陶瓷涂层(图未示)，其中基膜为PE(聚乙烯)膜或PP(聚丙烯)膜，基膜的孔隙率为35％～60％，基膜的厚度为9μm～20μm。
在一实施例中，电芯100还包括第二负极极片140。如图4所示，第二负极极片140包括第二负极集流体141和分别设于第二负极集流体141两个相对的表面上的负极活性材料涂层142。
具体地，第一负极极片110的数量为2，正极极片120的数量为n，n为大于或等于2的整数；第二负极极片140的数量为n-1；n片正极极片120和n-1片第二负极极片140相互交替排布，且相邻的正极极片120和第二负极极片140之间均设有隔膜140。
具体地，将上述的第一负极极片、正极极片、第二负极极片与隔膜采用叠片的方式进行组装和封装，得到电芯。
其中，叠片是将第一负极极片、正极极片、第二负极极片通过隔膜在叠片机上进行组装。
本发明另一实施方式提供一种包含上述电芯100的电池。
具体地，将上述经组装和封装得到的电芯进行注液、浸润、化成、分容等工序制成电池。
其中，注液所用的电解液的主要成分为PC(聚碳酸酯)、DMC(碳酸二甲酯)、EC(碳酸乙烯酯)、EMC(碳酸甲乙酯)、LiPF6(六氟磷酸锂)等。
以下为具体实施例
实施例1
1、负极活性材料涂料的制备
将石墨、导电炭黑、羧甲基纤维素钠、水性丁苯胶乳SBR和去离子水按照质量比91.5:6:1.2:1.3:102分批次加入匀浆搅拌机中，加入顺序依次为去离子水、羧甲基纤维素钠、导电炭黑、石墨和水性丁苯胶乳SBR，加入石墨前以公转15r/min，自转300r/min搅拌300min，加入石墨后以公转15r/min，自转800r/min、于真空度为-85KPa条件下搅拌150min，匀浆完毕后，得到分散均匀的负极活性材料涂料，将涂料置于中转罐，并以15r/min低速搅拌，备用。
2、阻燃涂料的制备
将无机阻燃剂聚磷酸铵和有机阻燃剂六苯氧环三磷腈按重量比为3:5复配得到阻燃剂，然后将该阻燃剂、碳酸二甲酯、聚二醇醚、水性丁苯胶乳SBR以及烷基酚聚氧乙烯醚按质量比7.8:5.9:0.05:0.09:0.005先后加入匀浆搅拌机中混匀。具体地加入顺序为：先将碳酸二甲酯、聚二醇醚、水性丁苯胶乳SBR以及烷基酚聚氧乙烯醚加入搅拌机中，以公转10r/min，自转300r/min搅拌35min，再往搅拌机中加入聚磷酸铵和六苯氧环三磷腈组合物，抽真空至-90KPa后，以相同转速继续搅拌210min，得到均匀分散的阻燃涂料后，将涂料置于中转罐，并以15r/min低速搅拌，备用。
3、电池极片的制备
将上述负极活性材料涂料用涂布机先涂覆于集流体铜箔的一侧，经过连续烘箱烘干后，将阻燃涂料涂覆与铜箔的另一侧，烘干后将涂布完成的卷材进行辊压、分条和模切，得到一面是负极活性材料涂层、另一面为阻燃涂层的第一负极极片。
将上述负极活性材料涂料用涂布机分别涂覆于集流体铜箔的两侧，经过连续烘箱烘干后，得到两表面均设有负极活性材料涂层的第二负极极片。
将锂电池正极活性涂料用涂布机分别涂覆于集流体铝箔的两侧，经过连续烘箱烘干后，得到两表面均设有正极活性材料涂层的正极极片。
4、电芯和电池的制备
将第一负极片、第二负极片和正极极片通过隔膜在自动叠片机上进行组装，得到如图2所示的电芯。所用隔膜为双面陶瓷隔膜，基膜为PE，孔隙率为45％，厚度为9μm，正极极片的数量为15，第一负极极片的数量为2，第二负极片的数量为15，其叠片的顺序为第1层为第一负极极片，第2～第30层为正极极片和第二负极极片交替堆叠，第31层为第一负极片，其中第1层和第31的第一负极片设有负极活性材料涂层的一面分别与第2层和第30层的正极极片相对，且相邻的极片之间均被隔膜间隔开。
电芯制备完成后，再经过封装、注液、化成、分容等工序制得阻燃软包锂离子电池。
实施例2
实施例2与实施例1基本相同，不同之处在于实施例2阻燃涂料中阻燃剂、溶剂、抗沉降剂、粘接剂以及表面活性剂的质量比为6.5：7.7：0.05：0.05：0.005。
实施例3
实施例3与实施例1基本相同，不同之处在于实施例3制备阻燃涂料时，将各组分同时加入搅拌机中，然后以公转10r/min，自转300r/min搅拌245min，并在搅拌时长达35min时开启真空，且真空度与实施例1相同。
实施例4
实施例4与实施例1基本相同，与实施例1不同之处在于，阻燃涂料中的阻燃剂为聚磷酸铵。
实施例5
实施例5与实施例1基本相同，与实施例1不同之处在于，阻燃涂料中的阻燃剂为六苯氧环三磷腈。
实施例6
实施例6与实施例1基本相同，不同之处在于阻燃涂料中的阻燃剂为无机阻燃剂和有机阻燃剂的组合，其中无机阻燃剂为包覆红磷，有机阻燃剂为2,2-双((4-苯氧基苯基氧化膦)-对氨基苯甲酸)丙烷(BPOAP)，需要注意的是，无机阻燃剂和有机阻燃剂的质量比与实施例1相同。
实施例7
实施例7与实施例1基本相同，不同之处在于阻燃涂料中的阻燃剂为无机阻燃剂和有机阻燃剂的组合，其中无机阻燃剂为三聚氰胺聚磷酸盐，有机阻燃剂为9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)，需要注意的是，无机阻燃剂和有机阻燃剂的质量比与实施例1相同。
对比例1
对比例1与实施例1基本相同，不同之处在于，对比例1的电芯中第一负极极片的数量为1，另外一片第一负极极片以第二负极极片替代。具体地，对比例1中叠片的顺序为：第1层为第一负极极片，第2～第31层为正极极片与第二负极极片交替堆叠，其中第1层的第一负极极片涂有负极活性材料涂层的一面与第2层的正极极片相对，其余工序与实施例1相同，得到如图5所示的电芯200，电芯200仅含有1片第一负极极片110。
对比例2
对比例2与实施例1基本相同，不同之处在于，对比例2的电芯中没有第一负极极片，即采用两个第二负极片分别替代实施例1中的两个第一负极片，如图6所示，电芯300由第二负极极片140与正极极片120交替堆叠而成，相邻的第二负极极片140和正极极片120的设有隔膜130。
对比例3
对比例3与实施例1基本相同，不同之处在于，对比例3将阻燃剂加入到负极活性涂料中，涂布烘干后，阻燃剂存在于负极活性材料涂层中。需要注意的是整个电芯中阻燃剂及其用量与实施例1相同，即实施例1中首尾两片第一负极极片所用的阻燃剂均匀分布于对比例5负极极片的负极活性材料涂层中。
对比例4
对比例4与实施例1基本相同，不同之处在于，将实施例1中所用的阻燃剂加入到正极活性涂料中，涂布烘干后，阻燃剂均匀分布在正极活性材料涂层中。
性能测试
1、安全性能测试
将上述实施例1～7和对比例1～4制备的电芯在常温下用0.7C满充后静置3小时，然后按照GB/T 31485-2015进行140℃热箱测试，测试结果见表1。需要说明的是，表中测试结果“通过”表示电芯经过加热后不起火不爆炸，“/”是因为测试过程中电池起火，无法进行加热后的内阻测试。
表1
从上表1可以看出，相较于对比例3(即传统方法将阻燃剂添加在负极活性涂料中)，本发明实施例的方法可以提高电芯的安全性能，有效杜绝电芯在热滥用情况下发生失效；相较于对比例1～4，本发明实施例通过在叠芯最外层负极片上涂覆阻燃涂料形成阻燃涂层，不会增加电池内阻，能保证电池的倍率性能和循环性能。而如对比例3和4将阻燃剂加入到正极或负极活性材料涂层中，电池的内阻则成倍增加。实施例1～3和6～7与实施例4和5相比，可以看出，阻燃涂层中同时含有无机阻燃剂和有机阻燃剂，能够更好地提高阻燃效果。
2、电化学性能测试
将实施例1～3和对比例2～4制备的电芯进行低温、常温放电倍率性能和常温循环性能测试，并记录容量保持率，结果如表2所示。
表2
由表2的结果可知，本发明实施例1～3与对比例2(传统电池)的倍率性能和循环性能相当，而对比例3和对比例4电芯的倍率性能及循环性能出现了不同程度的恶化。
综上，由表1的安全性能测试结果和表2电化学性能测试结果可知，本发明实施例的方法既可提高电池的安全性能，同时又不会影响电芯的内阻及电化学性能。
3、针刺测试
将实施例1～7和对比例1～4制备的电芯常温下用0.7C满充后静置3小时，然后按照GB/T 31485-2015进行针刺测试，统计各组电池实验过程中的火焰熄灭时间，测试结果见表3。
表3
由表3的测试结果可知，本发明可显著提升电池通过针刺测试的能力，其中按照实施例1的方法测试的4组电池通过率为100％，而实施例3中，由于阻燃涂料匀浆工艺的原因，浆料分散较差，因此电池在针刺着火后，火焰熄灭的时间相差较大。而通过比较实施例1和实施例4～5可知，使用无机和有机阻燃剂复合比单独使用任何一种阻燃剂效果要好。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电芯，其特征在于，包括位于外侧的两片第一负极极片、位于两片所述第一负极极片之间的正极极片，以及位于所述第一负极极片和所述正极极片之间的隔膜；
所述第一负极极片包括第一负极集流体、设于所述第一负极集流体一表面上的负极活性材料涂层，以及设于所述第一负极集流体另一表面上的阻燃涂层，各所述第一负极极片上的所述负极活性材料涂层均与所述正极极片相对设置；其中，所述阻燃涂层的原料包括阻燃剂、抗沉降剂、粘接剂和表面活性剂。
2.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述电芯还包括第二负极极片，所述第二负极极片包括第二负极集流体和分别设于所述第二负极集流体两表面上的负极活性材料涂层；
所述正极极片的数量为n，n为大于或等于2的整数；所述第二负极极片的数量为n-1；
n片所述正极极片和n-1片所述第二负极极片交替排布，且相邻的所述正极极片和所述第二负极极片之间均设有隔膜。
3.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述阻燃剂选自无机阻燃剂和有机阻燃剂中的至少一种；
其中，所述无机阻燃剂选自包覆红磷、聚磷酸胺、三聚氰胺聚磷酸盐膨胀型阻燃剂和复合型无机阻燃剂中的至少一种；所述有机阻燃剂选自2,2-双((4-苯氧基苯基氧化膦)-对氨基苯甲酸)丙烷、双(2-羧基乙基)膦酸、双-(对-苯甲酸)-苯基-磷酰胺、N-苯甲酸-(乙基-N-苯甲酸甲酰胺)磷酰胺、聚-N-苯胺-苯基-磷酰胺、2-(二甲基磷酸酯)-4,6(对氨基苯甲酸)-均三嗪、高氟碳酸酯、磷酸酯阻燃剂、六苯氧环三磷腈、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物和膦酯类阻燃剂中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的电芯，其特征在于，所述阻燃剂为无机阻燃剂和有机阻燃剂的混合物。
5.根据权利要求1～4任一项所述的电芯，其特征在于，所述粘接剂选自水性丁苯胶乳、聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠、聚四氟乙烯和聚氧化乙烯中的至少一种；和/或
所述抗沉降剂选自非离子型聚氧乙烯脂肪胺(醇)、聚氧乙烯脂肪酸硫酸盐和聚二醇醚中的至少一种；和/或
所述表面活性剂选自烷基酚聚氧乙烯醚、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酸、脂肪酸甲酯乙氧基化物和聚丙二醇的环氧乙烷加成物中的至少一种。
6.一种电池极片，其特征在于，包括集流体、设于所述集流体一表面上的活性材料涂层，以及设于所述集流体另一表面上的阻燃涂层；所述阻燃涂层的原料包括阻燃剂、抗沉降剂、粘接剂和表面活性剂。
7.一种电池极片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供集流体；
在所述集流体的一表面上涂覆活性材料涂料，形成活性材料涂层；
将阻燃涂层的原料与溶剂混合均匀，得到阻燃涂料，将所述阻燃涂料涂覆在所述集流体的另一表面上，干燥后，形成所述阻燃涂层；其中，所述阻燃涂层的原料包括阻燃剂、抗沉降剂、粘接剂和表面活性剂。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在所述将阻燃涂层的原料与溶剂混合均匀的步骤中，先将所述溶剂、所述抗沉降剂、所述粘接剂和所述表面活性剂混合、搅匀，得到第一混合混；再将所述第一混合液和所述阻燃剂混合，在真空条件下搅拌均匀。
9.根据权利要求7所的制备方法，其特征在于，所述阻燃剂、所述溶剂、所述抗沉降剂、所述粘接剂和所述表面活性剂的重量比为(6.5～8.9):(5.8～7.7):(0.05～0.08):(0.03～0.09):(0.005～0.01)；
所述溶剂选自碳酸二甲酯、去离子水、N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。
10.一种电池，其特征在于，所述电池包含权利要求1～5任一项所述的电芯。
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