CN114267821A - 一种高安全锂离子电池用正极极片及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高安全锂离子电池用正极极片，包括集流体以及对应设置在集流体两外侧表面的第一安全涂层，第一安全涂层的两外侧表面上设置有正极活性层，正极活性层采用三元正极材料，且正极活性层的两外侧表面上设置有第二安全涂层，正极极片中除极耳位置外的侧边端面上设置有端面安全涂层；本发明还公开了正极极片的制备方法，将各原料搅匀制备各层浆料，依次涂覆在集流体上再进行冲压及端面涂覆；本发明还公开了正极极片在锂离子电池中的应用。本发明通过正极极片的三层涂层结构，同时保证锂离子电池电性能和安全性能；本发明采用多层涂覆方法的制备效率快；本发明采用正极极片作为锂离子电池的组成结构，提高了锂离子电池的针刺安全性能。
Description
技术领域
本发明属于复合材料制备技术领域，具体涉及一种高安全锂离子电池用正极极片及其制备方法和应用。
背景技术
在锂离子电池的正极材料中，三元材料如镍钴锰酸锂(LiNiCoMnO2，简写NCM)或者镍钴铝酸锂(LiNiCoAlO2，简写NCA)因其较高的能量密度而具有光明的前景，但伴随着能量密度的不断提升，安全问题也日益凸显，故其安全性的改善已迫在眉睫。在锂离子电池的安全问题中，尤其以针刺安全性最难以突破，在现有技术中，改善三元材料针刺安全性的方法主要有采用马甲结构、陶瓷隔膜、安全添加剂等，虽然这些方法在改善安全方面确有成效，但仍然无法满足更高的安全要求。如目前常用的马甲结构等方法存在温升降低不明显，热失控改善不显著的缺点。
有鉴于此，有必要提出一种改善三元锂离子电池针刺安全性的方法以适应更为严苛的安全要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种高安全锂离子电池用正极极片。该正极极片通过三层涂层结构设计，在三元正极材料的正极活性层的内侧和外侧分别设置第一安全涂层和第二安全涂层，且各涂层中均含有PTC陶瓷，有效提升了热失控时的安全性，同时增加了正极极片各涂层与集流体之间的电阻，在保证锂离子电池电性能的前提下有效提高了锂离子电池的安全性能。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种高安全锂离子电池用正极极片，其特征在于，包括集流体以及对应设置在集流体两外侧表面的第一安全涂层，所述第一安全涂层的两外侧表面上设置有正极活性层，所述正极活性层采用三元正极材料，且正极活性层的两外侧表面上设置有第二安全涂层，所述正极极片中除极耳位置外的侧边端面上设置有端面安全涂层，其中，所述第一安全涂层中含有PTC陶瓷和粘结剂，所述第二安全涂层和端面安全涂层的成分相同，且均含有PTC陶瓷和导电剂。
本发明的高安全锂离子电池用正极极片中采用三元正极材料作为正极活性层，保证了锂离子电池的电性能；通过在集流体与正极活性层之间设置第一安全涂层，且第一安全涂层即极片内层陶瓷层中含有PTC陶瓷和粘结剂，在正极活性层的两外侧表面上设置第二安全涂层，且第二安全涂层即极片外层陶瓷层中含有PTC陶瓷和导电剂，利用PTC陶瓷在温度升高时内阻显著增加，有效提升了热失控时的安全性，同时，该第一安全涂层具有足够的粘结力，提升了对正极活性层的粘结性能，增大了正极极片中铝箔集流体与负极极片的电阻，该第二安全涂层减少了内短路的发生，且不影响正极极片的电性能，提高了安全性能。另外，本发明的高安全正极极片中除极耳位置外的侧边端面上设置有端面安全涂层，且端面安全涂层中含有PTC陶瓷和导电剂，有效防止了集流体边缘的毛刺刺穿锂离子电池的隔膜，且即使发生毛刺刺穿隔膜，该毛刺也落在端面安全涂层表面，由于端面安全涂层中含有PTC陶瓷而具有电阻，避免了产生较大的短路电流，从而减少内短路的影响，提高了安全性能。
上述的一种高安全锂离子电池用正极极片，其特征在于，所述正极活性层采用镍钴铝三元正极材料。
上述的一种高安全锂离子电池用正极极片，其特征在于，所述第一安全涂层、第二安全涂层和端面安全涂层为水性陶瓷层或油性陶瓷层。优选为水性陶瓷层。优选PTC陶瓷的主料为钛酸钡。根据配料及工艺的不同，将对应浆料溶液分为水性和油性，当正极活性层为油性时，采用水性的第一安全涂层、第二安全涂层与正极活性层的粘接性能会更好，不易掉料，保证了采用该正极极片的电池在循环过程中的稳定性，有效提高循环效率，改善了电池的电性能；而在PTC陶瓷中，钛酸钡制备工艺更加成熟，且钛酸钡居里温度为120℃左右，此温度以上电阻会急剧增加，而常用锂离子电池隔膜的失效温度为130℃左右，钛酸钡能在隔膜失效前电阻增加，有助于减少电池产热，更适合应用在锂离子电池中。
另外，本发明还提供了一种制备如上述的高安全锂离子电池用正极极片的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将PTC陶瓷粉末和粘结剂按照80～98：10～20的质量比溶于水中，然后在搅拌室中混合搅拌均匀，得到第一陶瓷浆料；
步骤二、将三元正极活性材料、粘结剂和导电剂按照94～96：2～4：1～4的质量比溶于N-甲基吡咯烷酮中，然后在搅拌室中混合搅拌均匀，得到正极活性浆料；
步骤三、将PTC陶瓷粉末和导电剂按照50～90：10～20的质量比溶于水中，然后在搅拌室中混合搅拌均匀，得到第二陶瓷浆料；
步骤四、将步骤一中得到的第一陶瓷浆料均匀涂覆在光铝箔集流体的两外侧表面，经烘干后在集流体上形成第一安全涂层，然后将步骤二中得到的正极活性浆料均匀涂覆在第一安全涂层的两外侧表面，经烘干后形成正极活性层，再将步骤三中得到的第二陶瓷浆料均匀涂覆在正极活性层的两外侧表面，经烘干后形成第二安全涂层，得到正极料卷；
步骤五、将步骤四中得到的正极料卷通过辊压冲切制成正极极片，然后将步骤三中得到的第二陶瓷浆料均匀涂覆在正极极片中除极耳位置外的侧边端面上，经烘干后形成端面安全涂层，得到锂离子电池用正极极片。
本发明采用涂覆法依次在集流体上涂覆对应浆料形成第一安全涂层、正极活性层和第二安全涂层，以及端面安全涂层，得到锂离子电池用正极极片，工艺简单，容易实现。
上述的方法，其特征在于，步骤一中所述第一陶瓷浆料、步骤二中所述正极活性浆料和步骤三中所述第二陶瓷浆料的细度均为10μm。通过控制浆料的细度避免对正极极片电性能造成影响。
上述的方法，其特征在于，步骤一中所述第一陶瓷浆料和步骤三中所述第二陶瓷浆料的固含量为20wt％～40wt％，步骤二中所述正极活性浆料的固含量为40wt％～70wt％。该浆料固含量的第二陶瓷浆料和正极活性浆料有效保证了各自的粘度，且便于涂布。
上述的方法，其特征在于，步骤一中所述第一陶瓷浆料和步骤三中所述第二陶瓷浆料的粘度为1000Pa·s～3000mPa·s，步骤二中所述正极活性浆料的粘度为4000Pa·s～8000mPa·s。该浆料粘度限定方便了第二陶瓷浆料和正极活性浆料的涂布过程。
上述的方法，其特征在于，步骤四中所述正极活性浆料的涂覆单面面密度为50g/m2～250g/m2，第一陶瓷浆料和第二陶瓷浆料的涂覆单面面密度为5g/m2～50g/m2。
上述的方法，其特征在于，步骤四中所述正极活性浆料的涂覆单面厚度为50μm～220μm，第一陶瓷浆料和第二陶瓷浆料的涂覆单面厚度为1μm～20μm。
本发明中正极活性浆料、第一陶瓷浆料和第二陶瓷浆料的涂覆单面面密度和涂覆单面厚度均为烘干后的检测数值。
本发明还提供了一种如上述的高安全锂离子电池用正极极片的应用，其特征在于，锂离子电池中包括正极极片、负极极片、隔膜和电解液。本发明采用正极极片作为锂离子电池的组成结构，在保证三元材料锂离子电池具有优良电性能的前提下，增强了常温循环性能和高温存储性能等部分电性能，大幅度提高了锂离子电池的针刺安全性能；经测定本发明正极极片应用于锂离子电池中后，常温500周循环性能提升1％，60℃、7d高温存储的保持率和恢复率提升0.5％，。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明通过对正极极片的三层涂层结构设计，在三元正极材料的正极活性层的内侧和外侧分别设置第一安全涂层和第二安全涂层(统称为陶瓷层)，且各涂层中均含有PTC陶瓷，有效提升了热失控时的安全性，同时增加了正极极片各涂层与集流体之间的电阻，在保证锂离子电池电性能的前提下有效提高了锂离子电池的安全性能。
2、本发明的正极极片中正极活性层的内侧和外侧分别设置第一安全涂层和第二安全涂层，利用各涂层中PTC陶瓷具有的一定绝缘性和良好散热性能，有效减少了锂离子电池内短路的发生，并在使用时的产热条件下有效散热，进一步提高了锂离子电池的安全性能。
3、本发明的正极极片中正极活性层的内侧和外侧分别设置第一安全涂层和第二安全涂层，陶瓷层的存在有效缓解了正极活性材料与电解液之间的副反应，减少了电解液中的HF对活性材料的腐蚀，从而保护了正极极片结构，抑制了电解液在高电压下的分解，改善了锂离子电池的电性能。
4、本发明的正极极片中除极耳位置外的侧边端面上设置有端面安全涂层，利用端面安全涂层放置了集流体边缘的毛刺刺穿隔膜现象，避免产生较大的短路电流，从而减少内短路的影响，提高了安全性能。
5、本发明采用多层涂覆的方法制备正极极片，制备工艺成熟，涂覆精度高，效率快，且该方法可保证涂覆的各层材料能充分发挥各自的优势，以达到性能改善的目的。
6、本发明采用正极极片作为锂离子电池的组成结构，在保证三元材料锂离子电池具有优良电性能的前提下，增强了常温循环性能和高温存储性能等部分电性能，大幅度提高了锂离子电池的针刺安全性能。
7、本发明正极极片涂层中的PTC陶瓷为钛酸钡陶瓷，利用钛酸钡陶瓷的居里温度略低于锂离子电池隔膜的特性，在锂离子电池在发生热失控前增加电阻，从而减少电池产热，进一步提高其安全稳定性。
下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明高安全锂离子电池用正极极片的侧面结构示意图。
图2为本发明高安全锂离子电池用正极极片的正面结构示意图。
附图标记说明:
1—集流体； 2—第一安全涂层； 3—正极活性层；
4—第二安全涂层； 5—端面安全涂层。
具体实施方式
实施例1
如图1和图2所示，本实施例的高安全锂离子电池用正极极片包括集流体1以及对应设置在集流体1两外侧表面的第一安全涂层2，所述第一安全涂层2的两外侧表面上设置有正极活性层3，所述正极活性层3采用三元正极材料NCM111，且正极活性层3的两外侧表面上设置有第二安全涂层4，所述正极极片中除极耳位置外的侧边端面上设置有端面安全涂层5，其中，所述第一安全涂层2中含有PTC陶瓷和粘结剂，所述第二安全涂层4和端面安全涂层5的成分相同，且均含有PTC陶瓷和导电剂，所述PTC陶瓷为钛酸钡，第一安全涂层2、第二安全涂层4和端面安全涂层5均为水性陶瓷层。
本实施例高安全锂离子电池用正极极片的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将羧甲基纤维素钠和去离子水按照1：247的质量比混合，然后加入PTC陶瓷粉末和丁苯橡胶，且入PTC陶瓷粉末、丁苯橡胶与羧甲基纤维素钠的质量比为90：15：1，然后在搅拌室中混合搅拌均匀，得到第一陶瓷浆料；
步骤二、将聚偏氟乙烯和N-甲基吡咯烷酮按照1：25的质量比混合，然后加入导电炭黑，再加入正极活性三元材料NCM111，且NCM111、聚偏氟乙烯与导电炭黑的质量比为95：4：1，在搅拌室中混合搅拌均匀，得到正极活性浆料；
步骤三、将羧甲基纤维素钠和去离子水按照1：203的质量比混合，然后加入PTC陶瓷粉末、导电炭黑和丁苯橡胶，且PTC陶瓷粉末、导电剂、丁苯橡胶与羧甲基纤维素钠的质量比为70：15：1：1，然后在搅拌室中混合搅拌均匀，得到第二陶瓷浆料；
步骤二中所述正极活性浆料和步骤三中所述第二陶瓷浆料的细度均为10μm；步骤一中所述第一陶瓷浆料和步骤三中所述第二陶瓷浆料的固含量均为30wt％，粘度均为2200Pa·s；步骤二中所述正极活性浆料的固含量为50wt％，粘度为6300Pa·s；
步骤四、将步骤一中得到的第一陶瓷浆料均匀涂覆在光铝箔集流体的两外侧表面，涂覆单面面密度为12g/m2，涂覆单面厚度为5μm，经烘干后在集流体上形成第一安全涂层2，然后将步骤二中得到的正极活性浆料均匀涂覆在第一安全涂层2的两外侧表面，涂覆单面面密度为100g/m2，涂覆单面厚度为110μm，经烘干后形成正极活性层3，再将步骤三中得到的第二陶瓷浆料均匀涂覆在正极活性层3的两外侧表面，涂覆单面面密度为12g/m2，涂覆单面厚度为5μm，经烘干后形成第二安全涂层4，得到正极料卷；
步骤五、将步骤四中得到的正极料卷通过辊压冲切制成正极极片，然后将步骤三中得到的第二陶瓷浆料均匀涂覆在正极极片中除极耳位置外的侧边端面上，经烘干后形成端面安全涂层5，得到锂离子电池用正极极片。
对比例1
本对比例的锂离子电池用正极极片包括集流体以及对应设置在集流体两外侧表面的正极活性层，所述正极活性层采用三元正极材料NCM111。
本对比例锂离子电池用正极极片的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将聚偏氟乙烯和N-甲基吡咯烷酮按照1：20的质量比混合，然后加入导电炭黑，再加入正极活性三元材料NCM111，且NCM111、聚偏氟乙烯与导电炭黑的质量比为95：4：1，在搅拌室中混合搅拌均匀，得到正极活性浆料；
步骤二、将步骤一中得到的正极活性浆料均匀涂覆在光铝箔集流体的两外侧表面，涂覆单面面密度为100g/m2，涂覆单面厚度为110μm，经烘干后在集流体上形成正极活性层，得到正极料卷；
步骤三、将步骤二中得到的正极料卷通过辊压冲切制成锂离子电池用正极极片。
实施例2
如图1和图2所示，本实施例的高安全锂离子电池用正极极片包括集流体1以及对应设置在集流体1两外侧表面的第一安全涂层2，所述第一安全涂层2的两外侧表面上设置有正极活性层3，所述正极活性层3采用三元正极材料NCM111，且正极活性层3的两外侧表面上设置有第二安全涂层4，所述正极极片中除极耳位置外的侧边端面上设置有端面安全涂层5，其中，所述第一安全涂层2中含有PTC陶瓷和粘结剂，所述第二安全涂层4和端面安全涂层5的成分相同，且均含有PTC陶瓷和导电剂，所述PTC陶瓷为钛酸钡，第一安全涂层2、第二安全涂层4和端面安全涂层5均为水性陶瓷层。
本实施例高安全锂离子电池用正极极片的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将羧甲基纤维素钠和去离子水按照1：342的质量比混合，然后加入PTC陶瓷粉末和丁苯橡胶，且入PTC陶瓷粉末、丁苯橡胶与羧甲基纤维素钠的质量比为80：10：1，然后在搅拌室中混合搅拌均匀，得到第一陶瓷浆料；
步骤二、将聚偏氟乙烯和N-甲基吡咯烷酮按照1：69的质量比混合，然后加入导电炭黑，再加入正极活性三元材料NCM111，且NCM111、聚偏氟乙烯与导电炭黑的质量比为94：2：4，在搅拌室中混合搅拌均匀，得到正极活性浆料；
步骤三、将羧甲基纤维素钠和去离子水按照1：233的质量比混合，然后加入PTC陶瓷粉末、导电炭黑和丁苯橡胶，且PTC陶瓷粉末、导电剂、丁苯橡胶与羧甲基纤维素钠的质量比为50：10：1：1，然后在搅拌室中混合搅拌均匀，得到第二陶瓷浆料；
步骤二中所述正极活性浆料和步骤三中所述第二陶瓷浆料的细度均为10μm；步骤一中所述第一陶瓷浆料和步骤三中所述第二陶瓷浆料的固含量均为21wt％，粘度均为1050Pa·s；步骤二中所述正极活性浆料的固含量为42wt％，粘度为4300Pa·s；
步骤四、将步骤一中得到的第一陶瓷浆料均匀涂覆在光铝箔集流体的两外侧表面，涂覆单面面密度为5g/m2，涂覆单面厚度为1μm，经烘干后在集流体上形成第一安全涂层2，然后将步骤二中得到的正极活性浆料均匀涂覆在第一安全涂层2的两外侧表面，涂覆单面面密度为50g/m2，涂覆单面厚度为52μm，经烘干后形成正极活性层3，再将步骤三中得到的第二陶瓷浆料均匀涂覆在正极活性层3的两外侧表面，涂覆单面面密度为5g/m2，涂覆单面厚度为1μm，经烘干后形成第二安全涂层4，得到正极料卷；
步骤五、将步骤四中得到的正极料卷通过辊压冲切制成正极极片，然后将步骤三中得到的第二陶瓷浆料均匀涂覆在正极极片中除极耳位置外的侧边端面上，经烘干后形成端面安全涂层5，得到锂离子电池用正极极片。
实施例3
如图1和图2所示，本实施例的高安全锂离子电池用正极极片包括集流体1以及对应设置在集流体1两外侧表面的第一安全涂层2，所述第一安全涂层2的两外侧表面上设置有正极活性层3，所述正极活性层3采用三元正极材料NCM111，且正极活性层3的两外侧表面上设置有第二安全涂层4，所述正极极片中除极耳位置外的侧边端面上设置有端面安全涂层5，其中，所述第一安全涂层2中含有PTC陶瓷和粘结剂，所述第二安全涂层4和端面安全涂层5的成分相同，且均含有PTC陶瓷和导电剂，所述PTC陶瓷为钛酸钡，第一安全涂层2、第二安全涂层4和端面安全涂层5均为水性陶瓷层。
本实施例高安全锂离子电池用正极极片的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将羧甲基纤维素钠和去离子水按照1：194的质量比混合，然后加入PTC陶瓷粉末和丁苯橡胶，且入PTC陶瓷粉末、丁苯橡胶与羧甲基纤维素钠的质量比为98：20：1，然后在搅拌室中混合搅拌均匀，得到第一陶瓷浆料；
步骤二、将聚偏氟乙烯和N-甲基吡咯烷酮按照1：26的质量比混合，然后加入导电炭黑，再加入正极活性三元材料NCM111，且NCM111、聚偏氟乙烯与导电炭黑的质量比为96：2：2，在搅拌室中混合搅拌均匀，得到正极活性浆料；
步骤三、将羧甲基纤维素钠和去离子水按照1：50的质量比混合，然后加入PTC陶瓷粉末、导电炭黑和丁苯橡胶，且PTC陶瓷粉末、导电剂、丁苯橡胶与羧甲基纤维素钠的质量比为90：20：1：1，然后在搅拌室中混合搅拌均匀，得到第二陶瓷浆料；
步骤二中所述正极活性浆料和步骤三中所述第二陶瓷浆料的细度均为10μm；步骤一中所述第一陶瓷浆料和步骤三中所述第二陶瓷浆料的固含量均为38wt％，粘度均为3100Pa·s；步骤二中所述正极活性浆料的固含量为66wt％，粘度为7800Pa·s；
步骤四、将步骤一中得到的第一陶瓷浆料均匀涂覆在光铝箔集流体的两外侧表面，涂覆单面面密度为50g/m2，涂覆单面厚度为20μm，经烘干后在集流体上形成第一安全涂层2，然后将步骤二中得到的正极活性浆料均匀涂覆在第一安全涂层2的两外侧表面，涂覆单面面密度为200g/m2，涂覆单面厚度为210μm，经烘干后形成正极活性层3，再将步骤三中得到的第二陶瓷浆料均匀涂覆在正极活性层3的两外侧表面，涂覆单面面密度为50g/m2，涂覆单面厚度为20μm，经烘干后形成第二安全涂层4，得到正极料卷；
步骤五、将步骤四中得到的正极料卷通过辊压冲切制成正极极片，然后将步骤三中得到的第二陶瓷浆料均匀涂覆在正极极片中除极耳位置外的侧边端面上，经烘干后形成端面安全涂层5，得到锂离子电池用正极极片。
(一)、本发明采用下述方法制备得到负极极片，包括以下步骤：
步骤一、将羧甲基纤维素钠和去离子水按照1：140的质量比混合，然后加入超导点炭黑，且超导电炭黑与羧甲基纤维素钠的质量比为1：1，然后加入负极活性石墨材料和丁苯橡胶，且负极活性石墨材料、丁苯橡胶与羧甲基纤维素钠的质量比为94：1：1，然后在搅拌室中混合搅拌均匀，得到负极活性浆料；
步骤二、将步骤一中得到的负极活性浆料均匀涂覆在集流体铜箔的两外侧表面，经烘干后得到负极料卷；
步骤三、将步骤二中得到的负极料卷通过辊压冲切制成负极极片。
(二)、本发明实施例1～3和对比例1的锂离子电池用正极极片在软包锂离子电池中的应用过程为：将正极极片、上述(一)中制备的负极极片和PP隔膜按照隔膜、负极、隔膜、正极、隔膜和负极的顺序依次层叠，组合得到电芯，然后利用正极极耳(铝极耳)和负极极耳(铜镀镍极耳)对电芯进行超声波焊接，焊接完的电芯放入铝塑包装壳进行一次封装，一次封装后电芯在85℃、真空度不超过-0.08MPa的条件烘烤24h，注入六氟磷酸锂(LiPF6)锂盐电解液，再经静置及化成，完成抽气及二次封装，最后分容即完成锂离子电池的制作，得到软包锂离子电池。
(三)、根据上述(二)中的应用方法分别将本发明实施例1～3和对比例1的锂离子电池用正极极片制成标称容量为3000mAh的软包锂离子电池，然后进行下述性能测试。
(1)针刺安全测试：将软包锂离子电池标准充电后，放置于针刺试验机上，采用直径3mm的钢针，以(25±5)mm/s的速度进行穿刺，通过热成像仪反应出的电池的芯部温度记录电池的针刺情况，结果如表1所示。
表1针刺安全测试结果
| 实验组别 | 针刺结果 | 针刺现象描述 |
| 对比例1 | 不通过 | 针刺穿透后迅速冒浓烟，然后起火 |
| 实施例1 | 通过 | 有气胀，无浓烟，无起火 |
| 实施例2 | 通过 | 无气胀，无浓烟，无起火 |
| 实施例3 | 通过 | 无气胀，无浓烟，无起火 |
从表1可知，相较于采用对比文件1采用常规方法制备的正极极片，采用本发明实施例1～3的电极极片制备的软包锂离子电池的针刺安全性能得到提高。
(2)常温循环测试：在常温下，将软包锂离子电池标准充放电，进行500周的循环，并分别测试循环100周、200周、300周、400周和500周时的软包锂离子电池的保持容量比率，结果如表2所示。
表2常温循环测试结果
| 实验组别 | 100周 | 200周 | 300周 | 400周 | 500周 |
| 对比例1 | 98.7％ | 98.4％ | 97.8％ | 97.3％ | 96.8％ |
| 实施例1 | 99.1％ | 98.7％ | 98.3％ | 97.8％ | 97.5％ |
| 实施例2 | 99.6％ | 99.2％ | 98.6％ | 98.1％ | 97.6％ |
| 实施例3 | 99.7％ | 99.4％ | 98.9％ | 98.4％ | 97.9％ |
从表2可知，在经过500周的循环后，对比例1的软包锂离子电池的容量保持在96.8％，而实施例1、实施例2和实施例3分别为97.5％、97.6％、97.9％，将实施例1与对比例1的结果进行比较，说明采用本发明正极极片的软包锂离子电池并未导致循环性能的衰减，反而对原循环性能有所增强。
(3)高温存储测试：将软包锂离子电池标准充放电，然后在60℃环境下存储7天，测试电池存储后的容量保持率和容量恢复率，结果如表3所示。
表3高温存储测试结果
| 实验组别 | 容量保持率 | 容量恢复率 |
| 对比例1 | 90.9％ | 95.1％ |
| 实施例1 | 91.4％ | 95.6％ |
| 实施例2 | 91.2％ | 95.6％ |
| 实施例3 | 91.2％ | 95.5％ |
从表3可知，在经过60℃、7天的高温存储后，采用对比例1正极极片的软包锂离子电池的容量保持率和容量回复率均低于实施例1、实施例2和实施例3的软包锂离子电池的容量保持率和容量恢复率，将实施例1与对比例1的结果进行比较，说明采用本发明正极极片的软包锂离子电池并未导致存储性能衰减，反而对存储性能有所增强。
综上，相较于常规锂离子电池，采用本发明正极极片的软包锂离子电池在保持原有优异电性能的前提下，增强了常温循环性能和高温存储性能等部分电性能，并大幅度提高了针刺安全性能。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (10)
1.一种高安全锂离子电池用正极极片，其特征在于，包括集流体(1)以及对应设置在集流体(1)两外侧表面的第一安全涂层(2)，所述第一安全涂层(2)的两外侧表面上设置有正极活性层(3)，所述正极活性层(3)采用三元正极材料，且正极活性层(3)的两外侧表面上设置有第二安全涂层(4)，所述正极极片中除极耳位置外的侧边端面上设置有端面安全涂层(5)，其中，所述第一安全涂层(2)中含有PTC陶瓷和粘结剂，所述第二安全涂层(4)和端面安全涂层(5)的成分相同，且均含有PTC陶瓷和导电剂。
2.根据权利要求1所述的一种高安全锂离子电池用正极极片，其特征在于，所述正极活性层(3)采用镍钴铝三元正极材料。
3.根据权利要求1所述的一种高安全锂离子电池用正极极片，其特征在于，所述第一安全涂层(2)、第二安全涂层(4)和端面安全涂层(5)为水性陶瓷层或油性陶瓷层。
4.一种制备如权利要求1～3中任一权利要求所述的高安全锂离子电池用正极极片的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将PTC陶瓷粉末和粘结剂按照80～98：10～20的质量比溶于水中，然后在搅拌室中混合搅拌均匀，得到第一陶瓷浆料；
步骤二、将三元正极活性材料、粘结剂和导电剂按照94～96：2～4：1～4的质量比溶于N-甲基吡咯烷酮中，然后在搅拌室中混合搅拌均匀，得到正极活性浆料；
步骤三、将PTC陶瓷粉末和导电剂按照50～90：10～20的质量比溶于水中，然后在搅拌室中混合搅拌均匀，得到第二陶瓷浆料；
步骤四、将步骤一中得到的第一陶瓷浆料均匀涂覆在光铝箔集流体的两外侧表面，经烘干后在集流体上形成第一安全涂层(2)，然后将步骤二中得到的正极活性浆料均匀涂覆在第一安全涂层(2)的两外侧表面，经烘干后形成正极活性层(3)，再将步骤三中得到的第二陶瓷浆料均匀涂覆在正极活性层(3)的两外侧表面，经烘干后形成第二安全涂层(4)，得到正极料卷；
步骤五、将步骤四中得到的正极料卷通过辊压冲切制成正极极片，然后将步骤三中得到的第二陶瓷浆料均匀涂覆在正极极片中除极耳位置外的侧边端面上，经烘干后形成端面安全涂层(5)，得到锂离子电池用正极极片。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤一中所述第一陶瓷浆料、步骤二中所述正极活性浆料和步骤三中所述第二陶瓷浆料的细度均为10μm。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤一中所述第一陶瓷浆料和步骤三中所述第二陶瓷浆料的固含量为20wt％～40wt％，步骤二中所述正极活性浆料的固含量为40wt％～70wt％。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤一中所述第一陶瓷浆料和步骤三中所述第二陶瓷浆料的粘度为1000Pa·s～3000mPa·s，步骤二中所述正极活性浆料的粘度为4000Pa·s～8000mPa·s。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤四中所述正极活性浆料的涂覆单面面密度为50g/m2～250g/m2，第一陶瓷浆料和第二陶瓷浆料的涂覆单面面密度为5g/m2～50g/m2。
9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤四中所述正极活性浆料的涂覆单面厚度为50μm～220μm，第一陶瓷浆料和第二陶瓷浆料的涂覆单面厚度为1μm～20μm。
10.一种如权利要求1～3中任一权利要求所述的高安全锂离子电池用正极极片的应用，其特征在于，锂离子电池中包括正极极片、负极极片、隔膜和电解液。
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