CN110416490A - 一种兼顾能量密度的可提供双重安全保护的锂离子电池正极片 - Google Patents
一种兼顾能量密度的可提供双重安全保护的锂离子电池正极片 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110416490A CN110416490A CN201910685470.9A CN201910685470A CN110416490A CN 110416490 A CN110416490 A CN 110416490A CN 201910685470 A CN201910685470 A CN 201910685470A CN 110416490 A CN110416490 A CN 110416490A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lithium
- active material
- energy density
- taking
- security protection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 44
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 38
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 title claims abstract description 20
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 36
- 239000011149 active material Substances 0.000 claims abstract description 28
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 239000005030 aluminium foil Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 23
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 10
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000006182 cathode active material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 11
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 6
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 5
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 4
- 229910002097 Lithium manganese(III,IV) oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- PFYQFCKUASLJLL-UHFFFAOYSA-N [Co].[Ni].[Li] Chemical compound [Co].[Ni].[Li] PFYQFCKUASLJLL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- ZVKRVGZVXQYLPZ-UHFFFAOYSA-N [Li].[V].P(O)(O)(O)=O Chemical compound [Li].[V].P(O)(O)(O)=O ZVKRVGZVXQYLPZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- RTFUSLIFSOPNOT-UHFFFAOYSA-K [O-]P([O-])([O-])=O.[Li+].O.[V+5] Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O.[Li+].O.[V+5] RTFUSLIFSOPNOT-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 3
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 claims description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052493 LiFePO4 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 2
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 2
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 claims description 2
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 claims description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 2
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011133 lead Substances 0.000 claims description 2
- OVAQODDUFGFVPR-UHFFFAOYSA-N lithium cobalt(2+) dioxido(dioxo)manganese Chemical compound [Li+].[Mn](=O)(=O)([O-])[O-].[Co+2] OVAQODDUFGFVPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims description 2
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011135 tin Substances 0.000 claims description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- DOCYQLFVSIEPAG-UHFFFAOYSA-N [Mn].[Fe].[Li] Chemical compound [Mn].[Fe].[Li] DOCYQLFVSIEPAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims 1
- MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N butadiene-styrene rubber Chemical compound C=CC=C.C=CC1=CC=CC=C1 MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 abstract description 6
- 230000037452 priming Effects 0.000 abstract description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 40
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- AWKHTBXFNVGFRX-UHFFFAOYSA-K iron(2+);manganese(2+);phosphate Chemical compound [Mn+2].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O AWKHTBXFNVGFRX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000005955 Ferric phosphate Substances 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- PAMMESUSQVJOMA-UHFFFAOYSA-L [Li].[Mn](=O)(=O)(O)O.[Ni].[Co] Chemical compound [Li].[Mn](=O)(=O)(O)O.[Ni].[Co] PAMMESUSQVJOMA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 1
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 1
- 229940032958 ferric phosphate Drugs 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- WBJZTOZJJYAKHQ-UHFFFAOYSA-K iron(3+) phosphate Chemical compound [Fe+3].[O-]P([O-])([O-])=O WBJZTOZJJYAKHQ-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910000399 iron(III) phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/4235—Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/131—Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/136—Electrodes based on inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
一种兼顾能量密度的可提供双重安全保护的锂离子电池正极片，属于锂电池技术领域。所述正极片由集流体、复合材料层、活性材料层组成，所述集流体两侧均由内至外依次设置有复合材料层和活性材料层；所述集流体为铝箔；所述复合材料层由活性物质材料、至少一种具有PTC效应的聚合物材料和至少一种导电剂组成；所述活性材料层为锂离子电池常规正极活性材料。本发明的优点为：本发明的正极片能够兼顾能量密度与高安全性，正温度系数材料与可提供能量的活性材料相结合，利用材料PTC特性和增加底涂层(复合材料层)避免铝箔毛刺与负极膜片短路两方面，提高电池安全性的同时尽可能减小能量密度的损失。
Description
技术领域
本发明属于锂电池技术领域，具体涉及一种兼顾能量密度的可提供双重安全保护的锂离子电池正极片。
背景技术
锂离子电池已经商业化25年，锂离子电池以能量密度高、循环寿命长、能量转换效率高等优势逐渐取代其它类型的电池，稳稳地在移动设备电源中占据统治地位。我们的日常生活也已经和锂离子电池紧密联系在一起，因此，相应的锂离子电池的安全性也越来越受到人们的重视，特别是一些手机爆炸事件的持续发酵。目前锂离子电池在安全性与能量密度兼顾方面仍有很多不足，改善锂离子电池安全的方法都是以牺牲锂离子电池的能量密度为代价，这极大地制约了电池的发展。为了改善安全性能，在集流体上涂一层PTC(正温度系数材料)层，通过有机物的PTC特性来改善安全性能；涂层的PTC效应，在达到居里温度时涂层内阻急剧增大，起到关断作用，从而提升安全性能，但由于PTC材料层不能提供能量，其能量密度受到影响。兼顾安全性能与电性能的电池是在锂电池行业立足和发展的根本。可以说，在保持电性能的基础上开发更高安全性电池是行业发展的必然趋势。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的电池无法兼顾安全性能和能量密度的问题，提供一种兼顾能量密度的可提供双重安全保护的锂离子电池正极片。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种兼顾能量密度的可提供双重安全保护的锂离子电池正极片，所述正极片由集流体、复合材料层、活性材料层组成，所述集流体两侧均由内至外依次设置有复合材料层和活性材料层；所述集流体为铝箔；所述复合材料层由活性物质材料、至少一种具有PTC效应的聚合物材料和至少一种导电剂组成；所述活性材料层为锂离子电池常规正极活性材料。
本发明相对于现有技术的有益效果为：本发明的正极片能够兼顾能量密度与高安全性，正温度系数材料与可提供能量的活性材料相结合，利用材料PTC特性和增加底涂层(复合材料层)避免铝箔毛刺与负极膜片短路两方面，提高电池安全性的同时尽可能减小能量密度的损失。
附图说明
图1为正极片涂布效果剖面图，①-活性材料层、②-复合材料层、③-集流体。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修正或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神范围，均应涵盖在本发明的保护范围之中。
本发明主要针对锂离子电池的安全性，以及避免能量密度的大量损失进行改善，利用材料PTC特性和增加的底涂层避免铝箔毛刺导致负极膜片与铝箔短路失效两方面提高电池安全性，同时能保证上述改善安全性的过程中，尽可能减小能量密度的损失。从而在保证能量密度的同时提高电池安全性。采用正温度系数材料与正极活性材料进行掺混作为底涂层，既可以在电池内部温度上升到临界点时，PTC材料电阻急速变大甚至绝缘，能够控制电芯短路后的温度上升，以阻止副反应发生，同时一定厚度的底涂层也可以有效阻止铝箔毛刺与负极膜片产生直接接触，避免负极与铝箔短路放电的发生，减缓了短路时电池放热反应，而且底涂层中的活性物质材料可以提供放电容量。简而言之，此正极片可以在不影响PTC效应发挥提升锂离子电池的热稳定性能的同时阻止铝箔毛刺与负极膜片接触导致的负极与铝箔短路放电，并且由底层掺混的活性物质材料提供能量，减小能量密度损失。
具体实施方式一：本实施方式记载的是一种兼顾能量密度的可提供双重安全保护的锂离子电池正极片，所述正极片由集流体、复合材料层、活性材料层组成，所述集流体两侧均由内至外依次设置有复合材料层和活性材料层，如图1所示；所述集流体为铝箔；所述复合材料层由活性物质材料、至少一种具有PTC效应的聚合物材料和至少一种导电剂组成；所述活性材料层为锂离子电池常规正极活性材料。本发明利用材料PTC特性和一定厚度的底涂层(复合材料层)避免铝箔毛刺导致负极膜片与铝箔短路失效两方面提高电池安全性的同时尽可能减小能量密度的损失。所述常规正极活性材料为钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、磷酸钒锂、磷酸钒氧锂、富锂锰基材料、镍钴铝酸锂和钛酸锂中的一种或者至少两种材料的组合。
具体实施方式二：具体实施方式一所述的一种兼顾能量密度的可提供双重安全保护的锂离子电池正极片，所述复合材料层单侧涂层厚度为1～20μm，所述活性材料层单侧涂层厚度为50～110μm，可根据电池容量设计厚度。
具体实施方式三：具体实施方式一所述的一种兼顾能量密度的可提供双重安全保护的锂离子电池正极片，所述活性物质材料为钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、磷酸钒锂、磷酸钒氧锂、富锂锰基材料、镍钴铝酸锂和钛酸锂中的一种或者至少两种材料的组合。
具体实施方式四：具体实施方式一所述的一种兼顾能量密度的可提供双重安全保护的锂离子电池正极片，所述具有PTC效应的聚合物材料为羧甲基纤维素、聚偏氟乙烯、丁苯橡胶、聚四氟乙烯、聚酰胺中的一种或者至少两种材料的组合。
具体实施方式五：具体实施方式一所述的一种兼顾能量密度的可提供双重安全保护的锂离子电池正极片，所述导电剂为碳黑、碳纤维、碳纳米管、石墨、石墨烯、金属粉末、复合导电材料、导电陶瓷粉末中的一种或者至少两种材料的组合。
具体实施方式六：具体实施方式五所述的一种兼顾能量密度的可提供双重安全保护的锂离子电池正极片，所述金属粉末为镍、铜、钴、钨、锡、铅、铁、银、金、铂或其合金中的一种或几种的混合物。
具体实施方式七：具体实施方式一所述的一种兼顾能量密度的可提供双重安全保护的锂离子电池正极片，所述活性物质材料、聚合物材料与导电剂的质量百分比为30％～91％：7％～65％：1.2％～6％。
实施例1：
将NCM523：聚偏氟乙烯：碳黑按照88.5：10：1.5的质量比混合，溶于NMP中，使用球磨机高速搅拌均匀，使用涂布机将其涂布在10μm厚的铝箔上，在80～110℃烘干2～5min除去NMP，得到图1中复合材料层②、铝箔③、复合材料层②的锂电池集流体，复合材料层(铝箔一面复合材料层的厚度)单面涂层厚度约15μm。
实施例2：
本实施例与实施例1不同的是，复合材料层厚度约12μm。
实施例3：
本实施例与实施例1不同的是，复合材料层厚度约9μm。
实施例4：
将NCM523：聚偏氟乙烯：碳黑按照88：10：2的质量比混合，溶于NMP中，使用球磨机高速搅拌均匀，使用涂布机将其涂布在10μm厚的铝箔上，在80～110℃烘干2～5min除去NMP，得到图1中复合材料层②、铝箔③、复合材料层②的锂电池集流体，复合材料层厚度约15μm。
实施例5：
本实施例与实施例4不同的是，复合材料层厚度约9μm。
实施例6：
将NCM523：聚偏氟乙烯：碳黑按照87.5：10：2.5的质量比混合，溶于NMP中，使用球磨机高速搅拌均匀，使用涂布机将其涂布在10μm厚的铝箔上，在80～110℃烘干2～5min除去NMP，得到图1中复合材料层②、铝箔③、复合材料层②的锂电池集流体，复合材料层厚度约15μm。
实施例7：
将NCM523：聚偏氟乙烯：碳黑按照90.5：7：2.5的质量比混合，溶于NMP中，使用球磨机高速搅拌均匀，使用涂布机将其涂布在10μm厚的铝箔上，在80～110℃下烘干2～5min除去NMP，得到图1中复合材料层②、铝箔③、复合材料层②的锂电池集流体，复合材料层厚度约15μm。
比较例：
锂电池集流体为10μm厚的铝箔，表面无复合材料层。
将对比例和实施例中最终得到的锂电池集流体上下两面按常规的方法涂布正极活性材料，烘干辊压分切成长×宽＝1000mm×65mm的正极极片，然后将制得的正极极片与常规负极极片、隔膜和电解液按照常规的锂电池制作工艺制作成方形软包电池，电池容量约4100mAh。
性能测试：对制成的锂离子电池进行4.2V针刺、能量密度测试；
测试方法如下：
1、穿钉测试方法：
将锂离子电池置于常温环境下，将锂离子电池以0.5C恒流充电至电压为4.2V，然后恒压充电至电流为0.025C。将锂离子电池转移至穿钉测试设备上，保持测试环境温度25℃，用直径为4mm的钢钉，以30mm/s的速度匀速穿过锂离子电池负极耳侧距电芯侧边7mm，保留300s，锂离子电池不起火不爆炸记为通过。每例测试5只锂离子电池，以穿钉测试通过率作为评价锂离子电池安全性的指标。
2、体积能量密度测试方法：
将锂离子电池置于25℃室温中，以0.5C恒流充电至电压为4.4V，然后以4.4V恒压充电至电流为0.05C，0.5C放电至电压为3.0V，记录放电能量。
体积能量密度＝放电能量×平台电压/(锂离子电池长度×宽度×厚度)；其中，长度、宽度、厚度均指包装后的锂离子电池的长度、宽度、厚度。
各个实施例以及对比例的测量结果如下表所示：
| 针刺通过率 | ED损失率 | |
| 实施例1 | 5/5 | 1.38％ |
| 实施例2 | 3/5 | 1.30％ |
| 实施例3 | 2/5 | 1.24％ |
| 实施例4 | 4/5 | 2.47％ |
| 实施例5 | 3/5 | 2.41％ |
| 实施例6 | 2/5 | 2.92％ |
| 实施例7 | 2/5 | 2.63％ |
| 比较例 | 0/5 | 基准 |
从表1中，通过对比可以得出以下结论：根据对比例与实施例1、2、3和实施例4、5可知，当复合材料层厚度增加，安全性更好，能量密度损失亦未变化很大；根据对比例与实施例1、4可知，导电剂含量的过多会影响电池的安全性；根据对比例与实施例1、7可知，PTC材料的含量越多安全性越好。其中，针刺通过率＝针刺通过电池数量/针刺总电池数；ED损失率/％＝(实施例ED-比较例ED)/比较例ED。
Claims (7)
1.一种兼顾能量密度的可提供双重安全保护的锂离子电池正极片，其特征在于：所述正极片由集流体、复合材料层、活性材料层组成，所述集流体两侧均由内至外依次设置有复合材料层和活性材料层；所述集流体为铝箔；所述复合材料层由活性物质材料、至少一种具有PTC效应的聚合物材料和至少一种导电剂组成；所述活性材料层为锂离子电池常规正极活性材料。
2.根据权利要求1所述的一种兼顾能量密度的可提供双重安全保护的锂离子电池正极片，其特征在于：所述复合材料层单侧涂层厚度为1～20μm，所述活性材料层单侧涂层厚度为50～110μm。
3.根据权利要求1所述的一种兼顾能量密度的可提供双重安全保护的锂离子电池正极片，其特征在于：所述活性物质材料为钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、磷酸钒锂、磷酸钒氧锂、富锂锰基材料、镍钴铝酸锂和钛酸锂中的一种或者至少两种材料的组合。
4.根据权利要求1所述的一种兼顾能量密度的可提供双重安全保护的锂离子电池正极片，其特征在于：所述具有PTC效应的聚合物材料为羧甲基纤维素、聚偏氟乙烯、丁苯橡胶、聚四氟乙烯、聚酰胺中的一种或者至少两种材料的组合。
5.根据权利要求1所述的一种兼顾能量密度的可提供双重安全保护的锂离子电池正极片，其特征在于：所述导电剂为碳黑、碳纤维、碳纳米管、石墨、石墨烯、金属粉末、复合导电材料、导电陶瓷粉末中的一种或者至少两种材料的组合。
6.根据权利要求5所述的一种兼顾能量密度的可提供双重安全保护的锂离子电池正极片，其特征在于：所述金属粉末为镍、铜、钴、钨、锡、铅、铁、银、金、铂或其合金中的一种或几种的混合物。
7.根据权利要求1所述的一种兼顾能量密度的可提供双重安全保护的锂离子电池正极片，其特征在于：所述活性物质材料、聚合物材料与导电剂的质量百分比为30％～91％：7％～65％：1.2％～6％。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910685470.9A CN110416490A (zh) | 2019-07-27 | 2019-07-27 | 一种兼顾能量密度的可提供双重安全保护的锂离子电池正极片 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910685470.9A CN110416490A (zh) | 2019-07-27 | 2019-07-27 | 一种兼顾能量密度的可提供双重安全保护的锂离子电池正极片 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110416490A true CN110416490A (zh) | 2019-11-05 |
Family
ID=68363569
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910685470.9A Pending CN110416490A (zh) | 2019-07-27 | 2019-07-27 | 一种兼顾能量密度的可提供双重安全保护的锂离子电池正极片 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110416490A (zh) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110890521A (zh) * | 2019-11-13 | 2020-03-17 | 星恒电源股份有限公司 | 一种高能量高安全性能锂离子电池 |
| CN111082009A (zh) * | 2019-12-17 | 2020-04-28 | 中南大学 | 一种采用磷酸盐改善的富锂锰基复合正极材料及制备方法 |
| CN112563450A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-03-26 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 一种正极片及电池 |
| WO2021238709A1 (zh) * | 2020-05-29 | 2021-12-02 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 一种多层复合正极极片及含有该极片的二次电池 |
| CN114583412A (zh) * | 2020-12-02 | 2022-06-03 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 一种负极极片及包括该负极极片的锂离子电池 |
| CN114843436A (zh) * | 2022-05-17 | 2022-08-02 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 一种电极片、电池及电子设备 |
| CN115295762A (zh) * | 2022-10-09 | 2022-11-04 | 宁德新能源科技有限公司 | 电化学装置及用电装置 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101136471A (zh) * | 2006-08-30 | 2008-03-05 | 比亚迪股份有限公司 | 电极活性材料及其制备方法和锂离子二次电池电极 |
| CN101471435A (zh) * | 2007-12-25 | 2009-07-01 | 比亚迪股份有限公司 | 锂离子二次电池正极及包括该正极的锂离子二次电池 |
| CN106654169A (zh) * | 2016-12-31 | 2017-05-10 | 山东精工电子科技有限公司 | 一种锂离子电池正极片及其制备方法 |
| CN206349443U (zh) * | 2016-11-04 | 2017-07-21 | 深圳市安一福科技有限公司 | 一种锂离子电池极片 |
| CN107204463A (zh) * | 2017-06-16 | 2017-09-26 | 河南福森新能源科技有限公司 | 一种锂离子电池正极片 |
| CN107565094A (zh) * | 2017-08-08 | 2018-01-09 | 上海华普汽车有限公司 | 锂离子电池正极材料、锂离子电池正极片及锂离子电池 |
| CN108428900A (zh) * | 2018-03-15 | 2018-08-21 | 重庆市紫建电子有限公司 | 一种锂离子电池正极片及其制备方法 |
| CN109755464A (zh) * | 2017-11-08 | 2019-05-14 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 一种电极极片、电化学装置及安全涂层 |
-
2019
- 2019-07-27 CN CN201910685470.9A patent/CN110416490A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101136471A (zh) * | 2006-08-30 | 2008-03-05 | 比亚迪股份有限公司 | 电极活性材料及其制备方法和锂离子二次电池电极 |
| CN101471435A (zh) * | 2007-12-25 | 2009-07-01 | 比亚迪股份有限公司 | 锂离子二次电池正极及包括该正极的锂离子二次电池 |
| CN206349443U (zh) * | 2016-11-04 | 2017-07-21 | 深圳市安一福科技有限公司 | 一种锂离子电池极片 |
| CN106654169A (zh) * | 2016-12-31 | 2017-05-10 | 山东精工电子科技有限公司 | 一种锂离子电池正极片及其制备方法 |
| CN107204463A (zh) * | 2017-06-16 | 2017-09-26 | 河南福森新能源科技有限公司 | 一种锂离子电池正极片 |
| CN107565094A (zh) * | 2017-08-08 | 2018-01-09 | 上海华普汽车有限公司 | 锂离子电池正极材料、锂离子电池正极片及锂离子电池 |
| CN109755464A (zh) * | 2017-11-08 | 2019-05-14 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 一种电极极片、电化学装置及安全涂层 |
| CN108428900A (zh) * | 2018-03-15 | 2018-08-21 | 重庆市紫建电子有限公司 | 一种锂离子电池正极片及其制备方法 |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110890521A (zh) * | 2019-11-13 | 2020-03-17 | 星恒电源股份有限公司 | 一种高能量高安全性能锂离子电池 |
| CN110890521B (zh) * | 2019-11-13 | 2022-04-01 | 星恒电源股份有限公司 | 一种高能量高安全性能锂离子电池 |
| CN111082009A (zh) * | 2019-12-17 | 2020-04-28 | 中南大学 | 一种采用磷酸盐改善的富锂锰基复合正极材料及制备方法 |
| CN111082009B (zh) * | 2019-12-17 | 2021-04-09 | 中南大学 | 一种采用磷酸盐改善的富锂锰基复合正极材料及制备方法 |
| WO2021238709A1 (zh) * | 2020-05-29 | 2021-12-02 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 一种多层复合正极极片及含有该极片的二次电池 |
| CN114583412A (zh) * | 2020-12-02 | 2022-06-03 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 一种负极极片及包括该负极极片的锂离子电池 |
| CN114583412B (zh) * | 2020-12-02 | 2024-06-21 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 一种负极极片及包括该负极极片的锂离子电池 |
| CN112563450A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-03-26 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 一种正极片及电池 |
| CN114843436A (zh) * | 2022-05-17 | 2022-08-02 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 一种电极片、电池及电子设备 |
| CN115295762A (zh) * | 2022-10-09 | 2022-11-04 | 宁德新能源科技有限公司 | 电化学装置及用电装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110416490A (zh) | 一种兼顾能量密度的可提供双重安全保护的锂离子电池正极片 | |
| CN109755468B (zh) | 一种电极极片、电化学装置及安全涂层 | |
| CN109755463B (zh) | 一种电极极片、电化学装置及安全涂层 | |
| EP3496191B1 (en) | Battery | |
| CN105958008B (zh) | 一种锂离子电池用复合正极片、制备方法及锂离子电池 | |
| CN109244362A (zh) | 正极极片、电化学装置及包含其的电子装置 | |
| CN109873160A (zh) | 一种集流体，其极片和电池 | |
| US20230163313A1 (en) | Current collector, pole piece and battery | |
| CN106560948B (zh) | 全固体电池 | |
| US20120115024A1 (en) | Cathode electrode for lithium-ion secondary battery and lithium-ion secondary battery using the same | |
| CN107093773A (zh) | 电池 | |
| CN102544575A (zh) | 一种富锂锰基动力电池及其制造方法 | |
| CN114597383B (zh) | 一种可控设计长寿命的锂离子电池及动力车辆 | |
| CN104078246A (zh) | 一种锂离子电池电容器 | |
| CN107768597A (zh) | 一种电池极片及其制备方法、电池 | |
| CN109755670B (zh) | 一种电极极片、电化学装置及安全涂层 | |
| CN109755464B (zh) | 一种电极极片、电化学装置及安全涂层 | |
| CN102034981A (zh) | 一种锂离子电池负极用集流体 | |
| CN105390738B (zh) | 石墨烯改性锂离子电池及其制备方法 | |
| CN110364681A (zh) | 一种三重保护的高安全性的锂离子电池正极片 | |
| CN113270585A (zh) | 一种电极材料及其制备方法和应用 | |
| CN115360322A (zh) | 一种正极片及锂二次电池 | |
| CN116014361A (zh) | 一种锂电池隔膜、锂电池及制备方法 | |
| CN108878765A (zh) | 一种锂离子电池电极、锂离子电池及锂离子电池制备方法 | |
| CN109755465B (zh) | 一种电极极片、电化学装置及安全涂层 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 519180 No. 209 Pearl Peak Avenue, Jingan Town, Doumen District, Zhuhai City, Guangdong Province Applicant after: Zhuhai CosMX Battery Co.,Ltd. Address before: 519180 No. 209 Pearl Peak Avenue, Jingan Town, Doumen District, Zhuhai City, Guangdong Province Applicant before: ZHUHAI COSLIGHT BATTERY Co.,Ltd. |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20191105 |