[发明专利]一种高安全性的锂离子电池正极集流体及其制备方法与锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，更具体地，涉及一种高安全性的锂离子电池正极集流体及其制备方法与锂离子电池。

背景技术

锂离子电池由于具有绿色环保、容量大、体积能量密度高等优点，广泛应用于各种便携式电子产品。

锂离子电池内部主要由正极片、负极片、隔膜和电解液组成，其中正极片包括正极集流体（铝箔）和正极活性物质（钴酸锂、锰酸锂等），负极片包括负极集流体（铜箔）和负极活性物质（石墨等）。普通的锂离子电池中正极活性物质膜片的电阻较大约为1-2Ω/cm²，而正极铝集流体、负极铜集流体及负极活性物质膜片电阻极小，当异常情况下电池受到剧烈挤压、撞击或被尖锐物品刺穿等机械破坏时，有可能导致短路，正极集流体铝箔与负极膜片形成的短路电阻较小，可能会产生巨大的短路电流，瞬间放出大量的热集中于短路点，势必导致严重的热失控，极有可能引燃电解液和负极活性物，造成起火爆炸的危险。

为此可以提高正极集流体电阻或提高负极片表面的电阻，从而降低短路产生的电流值，既使在异常状况下电池发生短路，也只会造成电池发热，而不会导致起火爆炸等危险状况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高安全性的锂离子电池正极集流体，所述正极集流体能够有效提高锂离子电池安全性、延长锂离子电池的循环寿命。

本发明的另一个目的在于提供上述高安全性的锂离子电池正极集流体的制备方法。

本发明还提供一种包括上述正极集流体的锂离子电池。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种高安全性的锂离子电池正极集流体，所述正极集流体包括铝层和包覆于所述铝层表面的多孔氧化铝电阻层，所述多孔氧化铝电阻层的厚度为10~100 nm；所述多孔氧化铝电阻层的多孔结构为盲孔结构，所述盲孔的孔径为0.01~5 μm。

通过在铝箔上设置所述多孔氧化铝电阻层，能够有效增加正极集流体的电阻，从而降低电池短路时所产生的电流值，继而降低电池发生短路时的温度，避免因电池发热而导致起火爆炸的危险。另外，所述多孔氧化铝电阻层的盲孔结构能够提高正极集流体与正极活性物质的附着强度，从而减小在充放电过程中正极活性物质脱落的可能性，继而提高锂离子电池的循环寿命。

优选地，所述铝箔的厚度为10~35 μm。

优选地，所述多孔氧化铝电阻层的厚度为15~25 nm。

优选地，所述盲孔的孔径为0.1~1 μm。

对本发明所述的高安全性的锂离子电池正极集流体，其制备方法包括以下步骤：

S1. 首先将铝箔在有机溶剂中超声振荡，然后在0.1~1mol/L的碱溶液中静置，用水冲洗，得到预处理后的铝箔；

S2. 以0.1~1.0 mol/L的酸溶液为电解液，对所述预处理后的铝箔进行电化学氧化，时间为10~30分钟，电压为10~36 V，电流密度为10~100 mA/cm²；

S3. 用水冲洗，50~60℃干燥。

本发明所述的制备方法，通过采用电化学氧化的方法，在正极集流体的铝箔表面上包覆一层致密的多孔氧化铝电阻层，有效增加正极集流体的电阻，并通过优选电化学氧化时的电压、电流密度以及电解时间，获得具有盲孔结构的多孔氧化铝电阻层。

另外，所述制备方法所得到的多孔氧化铝电阻层与所述铝层结合力强，不容易脱落，便于正极集流体的后续加工与锂电池的制作，同时避免在充放电过程中正极活性物质的脱落，大大提高锂离子电池的循环寿命。

优选地，S1中，所述有机溶剂为乙醇或丙酮。

优选地，S3中，所述干燥为热风吹扫干燥。

优选地，所述酸溶液为硫酸、磷酸、乙二酸、2-羟基丙酸中的一种或多种的混合水溶液。

优选地，所述碱溶液为碳酸氢钠、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或多种的混合水溶液。

优选地，S2中，以0.1~0.3 mol/L的酸溶液为电解液，对所述预处理后的铝箔进行电化学氧化，时间为15~25分钟，电压为10~15 V，电流密度为10~20 mA/cm²。

本发明还提供一种高安全性锂离子电池，所述高安全性锂离子电池包括正极极片、负极极片、隔膜、电解液、外壳，所述正极极片包括正极集流体，其中正极集流体为上述高安全性的锂离子电池正极集流体。

本发明还提供了一种提高锂离子电池正极集流体安全性的方法，其包括以下步骤：