[发明专利]一种锂离子储能电池极片及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子储能电池极片，本发明还涉及一种锂离子储能电池极片的制作方法，属于锂离子电池领域。

背景技术

锂离子电池是近年来发展迅速的一种高能量电池，以卓越的电化学性能占据了便携式能源30%以上的市场，成为国内外研究开发的热点。

随着电动汽车行业和分布式电网行业的发展，对大容量的锂离子储能电池的需求日益迫切。但是其容量越大，对于安全性的挑战也就越大。当锂离子电池在短路、过充等滥用情况下导致电池内部温度升高时，电池内部会发生一系列副反应，不仅使电池失效，还可能引起燃烧和爆炸。

为了防止燃烧或爆炸，锂离子电池通常包括有温度保护功能的正温度系数(PTC)器件。当PTC 器件达到一设定温度时，该PTC 器件的电阻可以迅速升高几个数量级。将PTC器件连接在锂离子电池的电路中，利用该PTC 器件突然增大的阻值可以减小甚至切断过充/ 过放或短路的电流，可以达到安全保护锂离子电池的目的。

有研究表明，可以将PTC材料作为粉体颗粒添加剂添加到电池正极材料中，包覆锂材料制成电极。但是作为添加剂添加到材料中的方法，一方面PTC颗粒在电池中受到电池磁场的影响比常规的大，另一方面其颗粒直接与电解液接触形成固液两相，事实证明使用PTC材料代替石墨或碳黑充当锂离子电池的导电剂，对电池的室温电化学性能不大，只有温度高于80度时，PTC材料在电池中的PTC效应才会大大增强，才能够改善锂离子电池的热安全性。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种锂离子储能电池极片及其制作方法，实现集成PTC器件的功能。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种锂离子储能电池极片，极片包括集流体和涂覆在所述集流体正反两面表面的活性物质层，其创新点在于：所述电池集流体上正反两面表面各预留出不涂布活性物质的任意侧边作为电池全极耳；所述电池全极耳上涂覆有PTC浆料层。

进一步的，所述活性物质层与PTC浆料层的涂覆表面积比例为2:1~3:1。

进一步的，所述正反两面PTC浆料层的总厚度为6～20μm。

进一步的，所述PTC浆料层中的PTC材料的常温电阻为0.005～1Ω.cm，居里温度为90～120℃。

进一步的，所述PTC浆料层中的PTC材料为掺杂有稀土元素钇的三氧化二钒材料；所述稀土元素钇的掺杂比例为5%～50%。

进一步的，所述锂离子电池极片为正极极片或负极极片。

本发明的另一个目的是提供一种锂离子储能电池极片的制作方法，主要为按照锂电的工艺进行配料，在集流体上涂布涂层，裁大片，滚压，分条，最后制成工艺要求的长度和宽度，其创新点在于：所述涂布涂层步骤包括活性物质层的涂布和PTC浆料层的涂布；

所述活性物质层的涂布步骤为在电极极片上，正反两面各预留出7～10mm的集流体作为全极耳；在全极耳以外的部分将活性物质常规涂覆在极片集流体正反两面的表面作为活性物质层，活性物质层正反两面的总厚度为6～20μm；

所述PTC浆料层的涂布步骤为将含PTC材料的浆料涂覆在电极预留的正反面全极耳上作为PTC浆料层，正反两面涂覆的总厚度为6～20μm，涂覆完成后，进行烘烤操作，设置烘烤的时间为10～15h，烘烤温度为200～500℃；

进一步的，所述PTC浆料的配制方法为将掺杂有5%～50%稀土元素钇的三氧化二钒V₂O₃粉体作为PTC材料，与粘结剂聚四氟乙烯PVDF、溶剂N-甲基吡咯烷酮NMP按照PTC：PVDF：NMP的质量比为90～93：4～10：3～10的比例，搅拌混合均匀制成含PTC材料的浆料。

进一步的，所述电池极片为正极极片或负极极片。

进一步的，所述电极为负极时，预留的不涂布活性物质的任意侧边宽度为8～10mm。

本发明的有益效果如下：

（1）本发明的锂离子储能电池极片，在预留的全极耳上直接涂覆PTC材料，实现当锂离子电池发生滥用导致电池升温达到PTC材料的居里温度时，由于PTC材料的自身电阻呈阶跃式升高而形成电子绝缘层，使得与之相连的电极活性物质层与集流体之间形成断路，从而大大增加了锂离子电池内部的有效容积，有效容积可增大至1/6~1/4。