[发明专利]一种锂离子电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池及其制备方法，该锂离子电池的正极采用高压钴酸锂正极活性材料，负极采用中间相碳微球石墨作为活性材料，隔膜采用PP、PE、PP三层基膜依次叠置形成的基膜层和设于基膜层上的陶瓷材料涂覆层构成。通过以上方式，本发明锂离子电池可有效地相互抑制电池在不同环境温度下(如5℃、25℃、50℃等)的1C充电10V过充电导致的电池的热失控，防止电池的起火、爆炸；同时其能兼顾重物冲击、热冲击、短路、针刺、挤压等破坏性冲撞不起火、不爆炸，安全性能高。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池及其制备方法。

背景技术

锂离子电池已广泛应用各行各业，特别是软包装锂离子聚合物电池，因尺寸、结构的多样化而得到充分应用，如智能手机、平板电脑、笔记本电脑、手持终端产品、智能穿戴产品等前沿科技领域。但软包装锂离子聚合物电池产品随着应用领域的推广及终端用户使用体验的要求越来越高，软包装锂锂离子聚合物电池自身的安全性能要求也越来越高，特别是在不同环境下的耐过充电性能。当前的软包装锂离子电池若要满足通过5V～10V以上电压的过充电性能要求，通常通过在电解液中添加耐过充电的添加剂(如BP、CHB等)以实现，通过添加剂参与过充电时的电化学反应抑制电池热失控，从而起到耐过充的作用。但过充添加剂副反应较大，会严重劣化电池高温、存储、循环性能。目前行业内没有成熟的高安全性能产品，因此迫切需要一种高安全性能的锂离子电池。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种锂离子电池及其制备方法。

本发明所采用的技术方案是：一种锂离子电池，包括正极片、负极片、隔膜，所述隔膜设于所述正极片和所述负极片之间；

所述正极片包括正极集流体和设于所述正极集流体上的正极材料层，所述正极材料层的原料包括正极活性材料、正极导电剂和正极粘结剂，所述正极活性材料包括钴酸锂正极活性材料，所述钴酸锂正极活性材料为高电压钴酸锂正极活性材料。

由于常规的钴酸锂脱锂超过50％时会出现结构崩塌并释放热量，大概在为138～197℃就开始分解，脱锂比例越高分解温度越低。而本申请锂离子电池的正极活性材料采用高电压钴酸锂正极活性材料，所述高电压钴酸锂正极活性材料一般为大于4.2V的高电压钴酸锂正极活性材料，也就是，锂离子电池的充电截止电压大于4.2V，具体可选用4.35V、4.4V、4.45V、4.5V高电压钴酸锂正极活性材料中的至少一种。

以上高电压钴酸锂正极活性材料可从市面上直接购买，其通常包括掺杂型钴酸锂基体和包覆于掺杂型钴酸锂基体表面的表面包覆层，其中掺杂型钴酸锂基体的掺杂改性元素可为Mg、Al、Ti、Zr等，表面包覆层可为Co₃(PO₄)₂、AlPO₄、Mn₃(PO₄)₂等磷酸盐或其他物质。钴酸锂经掺杂改性和表面包覆，形成稳定的晶格，可有效抑制钴酸锂在高电压态的结构变化，阻碍表面高价态的Co氧化电解液反应抑制Co溶出，从而可保证过充电时钴酸锂结构的稳定性，抑制热量产生。并且，一般而言，电压态越高的钴酸锂材料，其过充安全性能越优异。

所述负极片包括负极集流体和设于所述负极集流体上的负极材料层，所述负极材料层的原料包括负极活性材料、负极导电剂和负极粘结剂，所述负极活性材料包括中间相碳微球石墨。

人造石墨一般为块状或层状不规则结构，在集流体表面加工涂敷堆积容易产生空隙，导致石墨颗粒间接触面积变小，充电过程中电极表面副反应增大，容易产生结构尖端热量堆积导致热量不能及时发散。而本申请锂离子电池的负极活性材料采用中间相碳微球石墨，其呈球状结构，堆积密度大，可以实现紧密填充，过充时可避免因结构不规则产生热量局部堆积；比表面积小，减少了充电时电解液在表面生成SEI膜等副反应引起的不可逆容量损失，提高安全性能。