鋰離子二次電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋰離子二次電池。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋰離子二次電池自商業(yè)化以來(lái)，由于其具有能量密度高、工作電壓高、無(wú)記憶效 應(yīng)、循環(huán)壽命長(zhǎng)、對(duì)環(huán)境無(wú)污染等諸多優(yōu)點(diǎn)而被廣泛用作各種移動(dòng)設(shè)備的電源，從而迅速進(jìn) 入了大規(guī)模的實(shí)用階段。
[0003] 隨著各種便攜式電子設(shè)備的多功能化和精細(xì)化，對(duì)鋰離子二次電池的能量密度提 出了更高的要求，而鋰離子二次電池的能量密度的提高對(duì)其安全性能提出了更高的要求。 鋰離子二次電池在使用過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)過(guò)充持續(xù)放熱，尤其是在鋰離子二次電池到達(dá)高電 壓時(shí)，正極活性材料、負(fù)極活性材料以及電解液會(huì)發(fā)生副反應(yīng)從而大量放熱，當(dāng)熱量積累到 一定程度后，鋰離子二次電池就存在燃燒爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。而鋰離子二次電池在使用過(guò)程中受 到撞擊、針刺等濫用時(shí)，正極片和負(fù)極片會(huì)發(fā)生短路從而大量放熱，當(dāng)熱量積累到一定程度 后，鋰離子二次電池也會(huì)存在燃燒爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。
[0004] 有鑒于此，確有必要提供一種具有良好安全性能的鋰離子二次電池。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 鑒于【背景技術(shù)】中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種鋰離子二次電池，所述 鋰離子二次電池具有較低的變形量，其能有效提高鋰離子二次電池在過(guò)充、撞擊、穿刺后的 通過(guò)率，進(jìn)而增加鋰離子二次電池的安全性能，且尤其適用于高容量電池和高能量密度電 池中。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種鋰離子二次電池，其包括：正極片，包 括正極集流體和選擇性地涂布于正極集流體上的正極膜片；負(fù)極片，包括負(fù)極集流體和選 擇性地涂布于負(fù)極集流體上的負(fù)極膜片；隔離膜，間隔于正極片和負(fù)極片之間；以及電解 液。在相對(duì)的未涂布有正極膜片的正極集流體和未涂布有負(fù)極膜片的負(fù)極集流體之間的至 少一個(gè)面上的部分/全部區(qū)域涂布有低熔點(diǎn)涂層；所述低熔點(diǎn)涂層包括核殼聚合物微球； 所述核殼聚合物微球包括選自絕緣聚合物的殼層以及具有導(dǎo)電性的核層；所述隔離膜在與 所述低熔點(diǎn)涂層相對(duì)應(yīng)的位置設(shè)有開孔；當(dāng)鋰離子二次電池的內(nèi)部溫度使得低熔點(diǎn)涂層中 的絕緣聚合物的殼層熔化時(shí)，相對(duì)的該未涂布有正極膜片的正極集流體和該未涂布有負(fù)極 膜片的負(fù)極集流體經(jīng)由具有導(dǎo)電性的核層而電連接。
[0007] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：
[0008] 1.本發(fā)明采用物理短路的方法來(lái)保護(hù)鋰離子二次電池，當(dāng)鋰離子二次電池因過(guò) 充、撞擊、針刺等濫用而升溫到一定溫度后，所述核殼聚合物微球的殼層即被熔化，釋放出 具有導(dǎo)電性的核層，這樣正極片和負(fù)極片在隔離膜的開孔處形成短路點(diǎn)，從而起到分流的 作用；同時(shí)，具有導(dǎo)電性的核層還會(huì)增加短路點(diǎn)，加速正極集流體和/或負(fù)極集流體的散 熱，從而避免鋰離子二次電池燃燒爆炸，進(jìn)而保證鋰離子二次電池在過(guò)充、撞擊、針刺條件 下的安全性。
[0009] 2.由于本發(fā)明所采用的保護(hù)措施不涉及鋰離子二次電池的正極片、負(fù)極片以及電 解液，因此不會(huì)對(duì)鋰離子二次電池的電化學(xué)性能產(chǎn)生大的影響，因此本發(fā)明的技術(shù)方案尤 其適用于高容量電池和高能量密度電池中。
【附圖說(shuō)明】
[0010] 圖1為對(duì)比例1的1C倍率的過(guò)充曲線；
[0011] 圖2為對(duì)比例2的1C倍率的過(guò)充曲線；
[0012] 圖3為實(shí)施例1的1C倍率的過(guò)充曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面詳細(xì)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的鋰離子二次電池以及實(shí)施例、對(duì)比例及測(cè)試結(jié)果。
[0014] 首先說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的鋰離子二次電池，其包括：正極片，包括正極集流體和選擇 性地涂布于正極集流體上的正極膜片；負(fù)極片，包括負(fù)極集流體和選擇性地涂布于負(fù)極集 流體上的負(fù)極膜片；隔離膜，間隔于正極片和負(fù)極片之間；以及電解液。在相對(duì)的未涂布 有正極膜片的正極集流體和未涂布有負(fù)極膜片的負(fù)極集流體之間的至少一個(gè)面上的部分/ 全部區(qū)域涂布有低熔點(diǎn)涂層；所述低熔點(diǎn)涂層包括核殼聚合物微球；所述核殼聚合物微球 包括選自絕緣聚合物的殼層以及具有導(dǎo)電性的核層；所述隔離膜在與所述低熔點(diǎn)涂層相對(duì) 應(yīng)的位置設(shè)有開孔；當(dāng)鋰離子二次電池的內(nèi)部溫度使得低熔點(diǎn)涂層中的絕緣聚合物的殼層 熔化時(shí)，相對(duì)的該未涂布有正極膜片的正極集流體和該未涂布有負(fù)極膜片的負(fù)極集流體經(jīng) 由具有導(dǎo)電性的核層而電連接。
[0015] 在根據(jù)本發(fā)明所述的鋰離子二次電池中，隔離膜在與低熔點(diǎn)涂層相對(duì)應(yīng)的位置開 設(shè)有開孔，因此可使低熔點(diǎn)涂層與正極集流體或負(fù)極集流體直接接觸，便于形成短路點(diǎn)。具 體地，當(dāng)?shù)腿埸c(diǎn)涂層涂布在未涂布有負(fù)極膜片的負(fù)極集流體表面時(shí)，隔離膜上的開孔可使 低熔點(diǎn)涂層與未涂布有正極膜片的正極集流體直接接觸；當(dāng)?shù)腿埸c(diǎn)涂層涂布在未涂布有正 極膜片的正極集流體表面時(shí)，隔離膜上的開孔可使低熔點(diǎn)涂層與未涂布有負(fù)極膜片的負(fù)極 集流體直接接觸；當(dāng)?shù)腿埸c(diǎn)涂層同時(shí)涂布在未涂布有正極膜片的正極集流體和未涂布有負(fù) 極膜片的負(fù)極集流體表面時(shí)，隔離膜上的開孔可使未涂布有正極膜片的正極集流體表面的 低熔點(diǎn)涂層與未涂布有負(fù)極膜片的負(fù)極集流體表面的低熔點(diǎn)涂層直接接觸。
[0016] 由于本發(fā)明所采用的保護(hù)措施不涉及鋰離子二次電池的正極片、負(fù)極片以及電解 液，因此不會(huì)對(duì)鋰離子二次電池的電化學(xué)性能產(chǎn)生大的影響，因此本發(fā)明的技術(shù)方案尤其 適用于高容量電池和高能量密度電池中。
[0017] 當(dāng)本發(fā)明的鋰離子二次電池正常使用時(shí)，所述核殼聚合物微球的選自絕緣聚合物 的殼層能很好地與正極集流體和/或負(fù)極集流體粘接，形成良好的粘接界面；而當(dāng)本發(fā)明 的鋰離子二次電池因過(guò)充、撞擊、針刺等濫用而升溫到一定溫度后，所述核殼聚合物微球的 殼層即被熔化，釋放出具有導(dǎo)電性的核層，這樣正極片和負(fù)極片在隔離膜的開孔處形成短 路點(diǎn)，從而起到分流的作用；同時(shí)，具有導(dǎo)電性的核層還會(huì)增加短路點(diǎn)，加速正極集流體和 /或負(fù)極集流體的散熱，從而避免鋰離子二次電池燃燒爆炸，進(jìn)而保證鋰離子二次電池在過(guò) 充、撞擊、針刺條件下的安全性。
[0018] 在根據(jù)本發(fā)明所述的鋰離子二次電池中，所述隔離膜表面的開孔的大小可為開 孔所在平面的橫截面積的5%~100%，S卩開孔的大小為低熔點(diǎn)涂層的涂布面積的5%~ 100%，從而避免隔離膜開孔太小而無(wú)法形成短路點(diǎn)，進(jìn)而無(wú)法降低正負(fù)空白集流體內(nèi)短 路。
[0019] 在根據(jù)本發(fā)明所述的鋰離子二次電池中，所述核殼聚合物微球在電解液中的溶脹 度可小于10%。若核殼聚合物微球在電解液中的溶脹度過(guò)大，則鋰離子二次電池在加工過(guò) 程中即可能會(huì)發(fā)生漲破短路進(jìn)而導(dǎo)致失效。
[0020] 在根據(jù)本發(fā)明所述的鋰離子二次電池中，所述低熔點(diǎn)涂層的厚度可為5μπι~ 100μm。若低熔點(diǎn)涂層的厚度太小，鋰離子二次電池在正常使用下會(huì)有短路的風(fēng)險(xiǎn)；若低熔 點(diǎn)涂層的厚度太大，則會(huì)影響鋰離子二次電池的能量密度，同時(shí)會(huì)影響高溫下低熔點(diǎn)涂層 的作用發(fā)揮。
[0021] 在根據(jù)本發(fā)明所述的鋰離子二次電池中，所述核殼聚合物微球的核層的直徑可為 0· 1μm~5μm〇
[0022] 在根據(jù)本發(fā)明所述的鋰離子二次電池中，所述絕緣聚合物可選自乙烯-醋酸乙烯 共聚物（EVA)、馬來(lái)酸酐共聚物、線性飽和聚酯、聚酰胺、聚氨酯一種或幾種。
[0023] 在根據(jù)本發(fā)明所述的鋰離子二次電池中，所述核殼聚合物微球的殼層的厚度可為 50nm~lOOOnm。
[0024] 在根據(jù)本發(fā)明所述的鋰離子二次電池中，所述核殼聚合物微球的殼層的熔點(diǎn)可為 95°C~180°C。若核殼聚合物微球的殼層的熔點(diǎn)太高，則無(wú)法在鋰離子二次電池燃燒之前熔 化，進(jìn)而無(wú)法起到增加短路點(diǎn)的作用；若核殼聚合物微球的殼層的熔點(diǎn)太低，則會(huì)導(dǎo)致鋰離 子二次電池在制作過(guò)程中或在高溫環(huán)境使用中即發(fā)生短路而失效。
[0025] 在根據(jù)本發(fā)明所述的鋰離子二次電池中，所述核殼聚合物微球的核層可包括導(dǎo)電 聚合物或?qū)щ姛o(wú)機(jī)物。
[0026] 在根據(jù)本發(fā)明所述的鋰離子二次電池中，所述導(dǎo)電聚合物可選