[发明专利]一种锂离子电池及其制备方法

说明书

本发明涉及一种锂离子电池，包括正极极片、负极极片、隔膜、外壳和电解液，正极极片包括正极集流体及涂覆于正极集流体表面的正极活性层，正极活性层包含质量比为90～99:0.5～5:0.5～5的正极复合材料、导电剂和粘结剂A，正极复合材料包含正极材料和包覆正极材料的二次黏土或二次铝土矿包覆层，隔膜为包括隔膜基体和铝土矿层的复合隔膜，本发明还提供了其制备方法。本发明提供的锂离子电池富含铝、硅、镁等矿物离子，可有效提高电池的倍率性能、循环性能、低温性能和安全性能，提高电池材料的电子/离子电导率，提高隔膜的耐热性和吸液率，改善隔膜与正、负极片之间的界面结合，降低电解液与电极材料的界面电阻。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，特别涉及一种锂离子电池及其制备方法。

背景技术

锂离子电池具有比能量高、工作电压高、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应等优点，广泛应用于电子设备领域。随着技术不断改进，锂离子电池被应用到更多的领域，如航天、汽车、野外装置等。同时也对锂离子电池提出了更高的使用要求，如要求具备更高的能量密度、倍率性能和循环性能等。研究者们也在不断开发新的材料或对已有材料做进一步的复合、掺杂、包覆等改性。如专利“LiAlO₂包覆尖晶石锰酸锂正极材料的制备方法”(专利申请号：201210379357.6)包括以下步骤：a、以电解二氧化锰、碳酸锂、三氧化二铬为原料，配料、破碎、混合；b、将混好的原料置于空气气氛烧结炉内烧结、粉碎、过筛二次混合；c、将二次混合后的料置于空气气氛烧结炉内进行保温；d、将得到的二次烧结品与氟化锂破碎、混合；e、将步骤d得到的混合物置于空气气氛烧结炉内；f、配制单水氢氧化锂和异丙醇铝的混合水溶液进行包覆。上述专利中通过对电解二氧化锰、碳酸锂、三氧化二铬进行多次烧结、筛分后，再与氟化锂混合烧结，最后再进行液体包覆，使用的原料多，制备过程复杂，成本高，不利于实现工业化应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何制备过程简单、成本低廉，同时具有良好的电池性能，如倍率性能、循环性能、低温性能和安全性能的锂离子电池及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种锂离子电池，包括正极极片、隔膜、负极极片、外壳和电解液，所述正极极片、所述隔膜和所述负极极片以上述顺序卷绕或叠片后，封装于所述外壳内，并且将所述电解液注于所述外壳内；

所述正极极片包括正极集流体及涂覆于所述正极集流体表面的正极活性层，所述正极活性层包含质量比为90～99:0.5～5:0.5～5的正极复合材料、导电剂和粘结剂A，所述正极复合材料包含正极材料和包覆所述正极材料的二次黏土或二次铝土矿包覆层，所述正极复合材料中，所述二次黏土或二次铝土矿包覆层的质量分数为0.5％～10％；并且

所述隔膜为包括隔膜基体和铝土矿层的复合隔膜，所述铝土矿层包含70～99质量％的铝土矿纳米粒子和1～30质量％的粘结剂B并且涂覆于所述隔膜基体表面。

优选的，所述正极材料选自锰酸锂、磷酸铁锂、富锂锰基正极材料、钴酸锂正极材料、镍钴锰和镍钴铝三元正极材料中的一种或多种。

优选的，所述导电剂选自炭黑、碳纳米管、乙炔黑、石墨烯、碳纳米纤维中的一种或多种。

优选的，所述粘结剂A选自羧甲基纤维素钠与苯乙烯丁二烯橡胶的混合物、聚偏二氟乙烯、聚丙烯酸类中的一种或多种。

优选的，所述粘结剂B选自聚偏氟乙烯、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、丁苯乳胶中的一种或多种。

本发明还公开了一种锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：

除去原生黏土或铝土矿中的磁性物质，得到二次黏土或二次铝土矿；

将所述二次黏土或所述二次铝土矿与正极材料按0.5～10:90～100的质量比例混合并研磨得到混合物；