[发明专利]一种能提高安全性能的锂离子电池负极材料及其制备方法

说明书

在本发明属于电化学技术领域，具体涉及一种提高锂离子电池安全性能的方法及其所制备的锂离子电池。

背景技术

磷酸铁锂电池是近几年发展起来的一种新型储能元件，并以其价格低廉、环保、循环寿命长而受到市场的青睐。同时随着电池能量密度的不断增大，电池的热稳定性越来越差，且随着索尼、万象等公司的电池门事件不断发生，在保证锂离子电池的高能量密度的同时，又保证电池的安全稳定性能成为行业的一大挑战。而电池的安全稳定性主要是由于锂离子电池的热失控造成电池短路引起电池着火、爆炸造成的。目前提高电池的安全性主要是通过以下几个方面：优化电解液配方，采用陶瓷隔膜、提供安全性的锂离子正负极材料；但这些方法对提高电池的安全性能有限。

发明内容

针对现有锂离子电池的不足，本发明的目的在于提供一种提高安全性能的锂离子电池及其制备方法，是通过喷涂法在负极极片表面涂覆一定厚度的偏铝酸锂浆料，通过干燥、烘烤等工艺得到含有偏铝酸锂的负极极片，最后制备出高安全性锂离子电池。

本发明的技术方案是通过以下方式实现的：一种能提高安全性能的锂离子电池负极材料及其制备方法，包括以下步骤；1）浆料配置、 2）涂布、3）烘烤干燥；其特征在于：

1）、浆料配置：取偏铝酸锂∶LA132粘结剂∶CMC粘结剂∶导电剂=100～50∶10～1∶5～1∶1的比例，与二次蒸馏水配置成浓度为1%~40%的偏铝酸锂浆料；

所述的偏铝酸锂的化学式是LiAIO₂、LA132粘结剂、CMC粘结剂的化学名为羧甲基纤维素钠，导电剂为Super-P。

所述的偏铝酸锂的孔隙大小为0. 05～0. 15μm，孔隙率为40～50%。

2）、涂布：将上述浆料采用超声喷涂法在辊压后的负极极片表面涂覆，其涂覆厚度为（1～10）μm；

所述的超声喷涂法的喷涂频率为1KHz~1MHz。

3）、烘烤干燥：将上述表面涂覆后的负极极片在温度为40～80℃条件下干燥烘烤0.5～2小时，得到表面含有偏铝酸锂薄膜的负极极片。

本发明，偏铝酸锂的孔隙大小和孔隙率可以保证良好的锂离子穿透性，通过对负极极片表面进行涂膜，使得在循环过程中负极活性物质—石墨不至于结构塌陷，而且有利于负极表面SEI膜的稳定，负极在进行循环的过程中得到了有效的保护，提高了锂离子电池的安全性和循环性能。同时利用锂离子电池在充放电过程中LiAlO₂离子导电性的特性，提高了锂离子电池的传导速率，降低了锂离子电池析锂产生的枝晶刺破隔膜的机率，提高电池的安全性能；又利用了LiAlO₂耐热，耐高温，绝缘的特性，使其防止电池反应过程中电池温度过高，并减少电池中的某些热失控点扩大形成整体热失控，降低电池短路机率。

附图说明

图1是实施例1制备的材料组装成电池A的倍率放电图。

   图2是现有技术制备的材料组装成电池B的倍率放电图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种提高锂离子电池安全性能的方法及其所制备的锂离子电池，旨在解决非正常使用锂离子二次电池时，易引起电池内部短路而引起爆炸起火的问题，为此，本发明实施例采用的方法为：采用喷涂法在辊压后的负极极片表面涂覆一层LiAlO₂材料，制备出复合负极极片，并以此为锂离子电池的负极极片，制备出磷酸铁锂电池。

实施例1：

在负极极片辊压后，采用超声喷涂法在其负极表面涂覆一层LiAlO₂薄膜；其步骤如下：1）浆料配置，称取100克LiAlO₂，10克LA132粘结剂、2克CMC粘结剂、1克SP导电剂，640克二次蒸馏水，配置成15%浓度的偏铝酸锂浆料；2）涂布：将其上述浆料采用超声喷涂法（其设备频率为500KHz）在负极极片表面涂覆偏铝酸锂材料，之后在温度为50℃条件下烘烤1小时，干燥最后得到表面涂覆厚度为2μm的LiAlO₂薄膜的负极极片。LA132粘结剂、CMC粘结剂的化学名为羧甲基纤维素钠，导电剂为Super-P。

实施例2：