[发明专利]一种高安全、长循环寿命的锂离子电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高安全、长循环寿命的锂离子电池及其制备方法，通过针对性地使用经过表面处理的高镍三元正极材料，双面涂覆不同厚度纳米Al2O3涂层的隔膜，以及含有防过充电添加剂的电解液，不仅保证了电池的安全性能，同时兼顾了电池的能量密度和循环寿命。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，具体地说，涉及一种高安全、长循环寿命的锂离子电池及其制备方法。

背景技术

19世纪以来，工业迅猛发展的同时，化石能源面临着日益枯竭的危机，附带的工业污染和有害气体的排放使得人类生存环境不断恶化。人类面临着严峻挑战：能源危机和环境污染。鉴于此，世界各国政府都大力寻找和发展绿色能源。近二十年以来，各国政府都大力推动和扶持锂离子电池混合电动车(HEV)和纯电动汽车(EV)的发展。锂离子电池由于其拥有高能量密度，无记忆效应，自放电率低，循环寿命长，洁净无污染等优势受到了各国的青睐。但实际应用过程中，能量密度、循环寿命、安全等性能仍然无法满足需求。在此背景下，高容量正极材料，长循环寿命和高安全性能锂离子电池的研究和开发已成为了国内外研究热点。

作为锂离子电池的最为关键的正极材料，传统的正极材料采用钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂等，由于其材料本身的理论克容量较低，已无法满足更高能量密度的需求。研究和发展具有高容量的正负极材料成为锂离子电池行业主要的研究方向之一。NCM三元正极材料尤其是高镍NCM三元正极材料由于其特殊的性质(克容量随着Ni占比的提高而不断提高)已经得到了各国重点研究和应用。但高镍NCM三元正极材料在实际使用过程中仍然存在着循环容量保持率低、安全性能差等缺陷，如何在兼顾电池能量密度的前提下，提高电池的循环寿命和安全性能，已是个紧迫艰巨的任务。

有鉴于此特提出本发明。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种高安全、长循环寿命的锂离子电池及其制备方法，通过针对性地使用经过表面处理的高镍NCM三元正极材料，双面涂覆不同厚度纳米Al2O3涂层的隔膜，以及含有防过充电添加剂的电解液，不仅保证了电池的安全性能，同时兼顾了电池的能量密度和循环寿命。

为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：

本发明一方面提供一种高安全、长循环寿命的锂离子电池，包括外壳、正极片、负极片、隔膜、电解液，正极片、负极片、隔膜、电解液由外壳盛装，正极片与负极片由隔膜分开来，电解液充斥其中，隔膜设置在正极片与负极片之间，隔膜为双面陶瓷隔膜，所述电解液中含有防过充电添加剂，所述正极片由铝箔、负载在铝箔上的正极活性物质、导电剂、连接活性物质与导电剂的粘结剂组成，所述负极片由铜箔、负载在铜箔上的负极活性物质、导电剂、连接活性物质与导电剂的粘结剂组成，所述正极活性物质为经过金属和/或金属化合物包覆处理的高镍NCM三元正极材料。

进一步地，所述正极材料为经过Al2O3表面包覆处理的高镍NCM三元正极材料。

进一步地，所述的高镍NCM三元正极材料为NCM622、NCM811中的一种或者两种的混合物。

进一步地，所述隔膜为双面涂覆纳米三氧化二铝陶瓷涂层的聚烯烃隔膜，与正极对应面陶瓷涂层的厚度为4-6μm，与负极对应面涂层陶瓷厚度为2-4μm。

进一步地，所述导电剂为碳纳米管(CNTs)、导电炭黑、导电石墨、乙炔黑、石墨烯、气相生长炭纤维(VGCF)中的一种或任意组合。

进一步地，所述粘结剂为solfe5130、HSV900、Kynar761A中的一种或任意组合。

进一步地，所述电解液为六氟磷酸锂的有机溶剂，所述外壳为铝塑膜外壳或钢壳。