[发明专利]一种高安全性的锂离子电池极片及其锂离子电池

说明书

本发明涉及一种高安全性的锂离子电池极片，以及利用该极片制备的锂离子电池。本发明利用锂离子电池领域已得到广泛应用的各成熟材料的组合应用，来实现高能量密度高镍系锂离子电池的超高安全性能，包括穿刺安全性和内短路安全性。采用本发明所述的极片，在生产制造成本略微增加的前提下，成本增加1～5％，可以大幅度提升锂离子电池在极端工况下的安全性，尤其适用于汽车、飞机、轮船、潜艇等对安全性有特别性要求的场合；与采用高安全性陶瓷隔膜的普通车用高比能量锂离子电池相比，在极端针刺、挤压工况下，无任何火花、火焰或爆炸现象发生，安全性大大提高。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种高安全性的锂离子电池极片及其锂离子电池。

背景技术

随着新能源车辆在中国及世界范围内的兴起，人们对电池能力的要求越来越高，期望有更高能量密度、更低成本的二次电池可供选择。

目前，对于纯电动车辆及插电式混合动力车辆来说，目前最成熟最适用的电池体系还是锂离子电池，其目前的发展方向是提供更高能量密度、更低成本的电池，制造更大的电池芯，同时降低制造成本和组装成本(PACK)，从而降低系统的总成本。

另外对于作为电动车能源的锂离子电池来说，提高电池的安全性也是非常重要的发展方向，国内国际锂电池生产厂家都在积极改进此类电池的安全性；如韩国锂电池巨头三星SDI、LG化学都采用NCM三元材料作为目前汽车用锂电池的发展重点，采用陶瓷涂覆隔膜来提升电芯的安全性；国内厂家如比克、CATL等采用在极片上涂覆产气涂层来提升极端情况下电芯的安全性，如比克专利CN.103035920A在正极或负极片上涂覆纳米沸石来提升电池的安全性，CATL专利CN.103199259A通过负极片上涂覆有机产气涂层来提升电池极端情况下的安全性等。

但从目前的情况来看，采用陶瓷隔膜对于穿刺类失效有改善，但只能部分提升锂离子电池的安全性，但对于内短路等效果有限，如通用VOLT采用LG化学的陶瓷隔膜三元软包电池，在进行国家法规要求的侧碰试验时，样品存储一周容易发生起火事件，据调查是硬物穿刺电池组，冷却液泄露导致电池内短路着火；而比克、CATL的处理方法会对电池带来新的其他安全性和寿命问题，包括与目前锂电池电解液体系的兼容问题，还需要长时间的验证，技术成熟度离产业化还很遥远。

基于上述缺陷，本发明的目的是提供一种更为安全的锂离子电池极片及其锂离子电池。

发明内容

本发明的目的提供一种高安全性的锂离子电池极片，以及利用该极片制备的锂离子电池。

本发明利用锂离子电池领域已得到广泛应用的各成熟材料的组合应用，来实现高能量密度高镍系锂离子电池的超高安全性能，包括穿刺安全性和内短路安全性。

具体的说，本发明所述的锂离子电池极片，包括正极片，所述正极片由内自外包括集流体和高比能量正极材料层；其中，所述高比能量正极材料为LCO(钴酸锂类),LNMC(镍锰钴酸锂类),NCA(镍钴铝酸锂类),LNMO(镍锰酸锂类)中的一种或多种。

进一步的，所述正极片的最外层还包括纳米级耐热陶瓷涂层。

其中，所述纳米级耐热陶瓷为Al₂O₃、MgO、GaO中的一种或多种。

更进一步的，所述正极片还包括高热稳定性的正极材料层；所述高热稳定性的正极材料层位于高比能量正极材料层外侧，其中，所述高热稳定性的正极材料为磷酸亚铁锂(LFP)，磷酸锰锂(LMP)中的一种或多种。

上述各层均可采用本领域常用的方法涂覆在所述集流体表面。根据涂覆方法的不同，所述涂层的厚度也有差异。

一般来说，采用A1箔为正极集流体，厚度10～25μm；

所述高比能量正极材料层的厚度为30～200μm；