[发明专利]锂离子动力电池及其制作方法、其隔膜及隔膜的制作方法，以及用于形成隔膜的浆料

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子动力电池技术领域，尤其涉及一种锂离子动力电池及其制作方法、其隔膜及隔膜的制作方法，以及用于形成隔膜的浆料。

背景技术

锂离子动力电池由于其电压高、重量轻、寿命长、无污染等特点，目前已大量应用在移动电话、便携式计算机、摄像机、照相机等设备中，并且其中大容量的锂离子动力电池已在电动汽车中使用，成为电动汽车的主要动力电源之一。对于锂离子动力电池的使用而言，其安全性能是保证其正常使用的重要因素。

常规锂离子动力电池由正极、负极、隔膜、电解液组成。其中，电解液是具有可燃性的有机液体，隔膜是PE等多孔有机材料，可根据需要设计。通常锂离子动力电池有两种外型：圆柱型和长方型。圆柱型电池内部通常采用螺旋绕制结构(卷绕结构)，使用隔膜在正、负极间间隔而成。而长方型电池则是通过叠片这种形式(层叠结构)，即在一正极上放置隔膜然后放置负极，以此类推叠加而成。

由于当前使用的锂离子动力电池的隔膜为PE等多孔有机材料，其耐热性较差，特别是当温度大于150℃时，隔膜会发生熔断现象，从而引发电池大面积短路，导致锂离子动力电池特别是高容量锂离子动力电池着火、爆炸事故发生。因此，提高锂离子动力电池的隔膜的耐高温性能，避免电池大面积内短路，是保证锂离子电池安全性能的主要手段。

但是，目前大多数隔膜材料包括常见的陶瓷隔膜，都是以PE隔膜为基材，并不能起到很好的安全保护效果。而其他手段，例如陶瓷涂层手段，如在正、负极极片表面涂覆陶瓷层、在PE隔膜表面涂覆陶瓷层等，也都没有起到好的效果。并且，纯度大于95％的陶瓷薄膜由于其韧性和强度限制，很难单独地作为隔膜以在锂离子动力电池中作用。中国专利“一种用于锂电池的陶瓷膜浆料及涂有该陶瓷膜浆料极片的制备方法”(申请号： 201310599986.4)，公开了其锂电池的隔膜为涂覆在正极极片和负极极片表面的陶瓷膜浆料层。但是其需要将浆料多次地分别喷涂在电池石墨负极片和镍钴锰三元正极的表面上，并分别进行多次烘干、辊压处理，工艺较为复杂，需要的处理时间也较长，从而成本较高，不利于产品的市场化。并且，该方法在碳负极表面喷涂陶瓷浆料形成陶瓷膜层，增加了负极极片的厚度和重量，将会降低锂离子电池的能量密度。同时正负极表面涂覆陶瓷层，增加了正负极的厚度，通过多次滚压处理后，会降低正负极与集流体的结合强度，会降低电池大电流充放电能力。

因此，希望提供一种锂电池动力电池，能保证其安全性能，尤其是在高温环境中的安全性能。

发明内容

前述需求由本发明满足，其中在一个方面，提供一种锂离子动力电池，其负极极片为金属箔，其隔膜形成在作为负极集流体的金属箔的表面；该隔膜包括覆盖在金属箔的至少一个表面的多孔结构层，该多孔结构层的材料是纳米陶瓷颗粒。金属箔例如是铜箔，或者其他可以在锂离子动力电池中做为负极集流体的金属箔。

在锂离子动力电池中，包括多孔结构层的隔膜阻止了负极极片(金属箔)与正极极片的直接接触，并为吸附电解液提供锂离子通道，又为金属锂的沉积提供空间。

在较佳的实施例中，金属箔的两个表面皆覆盖有多孔结构层，这两个多孔结构层可以彼此相同或不同，例如具有相同或不同的材料和/或结构参数。

金属箔的两个表面中，可以在一个表面上覆盖多孔结构层，而另一个表面上覆盖其他材料和/或结构的绝缘层，该多孔结构层和该绝缘层一起构成隔膜，以阻止金属箔与正极极片的直接接触。

在较佳的实施例中，纳米陶瓷颗粒的粒径不大于100nm，纳米陶瓷颗粒为含锂的化合物的颗粒和/或陶瓷材料的颗粒。其中，含锂的化合物为 LiAlO₂和/或Li₃PO₄，陶瓷材料是Al₂O₃、ZrO₂和/或AlPO₄。多孔结构层的厚度为10μm-40μm，多孔结构层具有的气孔率为50-70％。

由此提供的锂离子动力电池可以是圆柱型的或长方型的，其中的电极可以是卷绕结构的或层叠结构的。在本发明的锂离子动力电池充电时，金属锂沉积在隔膜的多孔结构层内，多孔结构层的多孔结构能阻挡锂枝晶的形成，而负极极片(金属箔)充当金属锂沉积的负极和集流体，能够满足锂离子动力电池导电性能的要求。