[发明专利]一种涂层浆料和涂层和锂离子电池及其用途

说明书

本公开提供了一种涂层浆料，所述涂层浆料包含粘结剂、结构介质、造孔剂和溶剂。本公开还提供了一种涂层，该涂层由如上所述的涂层浆料固化得到。本公开还提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括阳极电极极片、阴极电极极片和隔膜；单位面积的所述阳极电极极片的容量与单位面积的所述阴极电极极片的容量的比值为(0.01‑1)：1；所述阳极电极极片的表面具有涂层，所述涂层含有结构介质和固化后的粘结剂，并且所述涂层具有孔洞。本公开还提供一种采用如上所述的涂层浆料、如上所述的涂层或如上所述的锂离子电池在制造电动车中的用途。本公开可以有效提高动力电池的能量密度，同时保证其长期可靠性及安全性能不受影响。

技术领域

本公开涉及锂电池领域，具体地，涉及一种涂层浆料、一种涂层、一种锂离子电池和它们的用途。

背景技术

随着电动车的发展，对动力电池能量密度(目前正常水平180-230wh/kg)的要求越来越高，作为电动车的核心部件，动力电池的能量密度影响整车设计，包含整车性能及成本控制，高能量密度动力电池可以有效控制整车重量及其他零部件设计，另外动力电池在电动车中成本占比将近50％，提高动力电池能量密度将可以降低机械件等非能量单元的成本，从而有效控制整车成本。

现有工艺技术中：电池阴极通过提高阴极材料中的Ni含量来提高阴极单位重量的容量发挥，Ni含量的提高降低了阴极析氧的电位，从而带来电芯高产气风险，其将恶化电芯长期可靠性，阴极上限使用电压的增加提高了充电末端阴极的氧化性，其将加速对电解液及隔膜的氧化，从而恶化产气，对于长期可靠性带来不利影响。

阳极通过添加Si/SiO₂合金来提高阳极单位重量的容量发挥，在充放电过程有非常大的收缩膨胀，在较高的收缩膨胀比下将出现脱膜掉粉现象，同时影响阳极表面SEI膜的稳定和完整，极大恶化了电芯的长期使用寿命和容量保持。

同时阳极涂布重量的提高将恶化电芯的功率、充电窗口和长期循环寿命，对于工艺和设备也带来极大的挑战；基材的降低主要影响工艺制造，薄基材在电芯制造过程容易断裂，严重影响电芯制程优率，从而提高成本；隔膜作为隔断阴阳极直接接触短路的部件，其厚度对于电芯内短路安全的控制至关重要，降低厚度将带来电芯内短路的安全风险。

目前最常见的锂电池化学体系包括常规Ni含量的阴极、常规石墨阳极和常规隔膜。基于常规阴阳极的涂布重量、常规厚度的阴阳极基材及常规隔膜，如何提高动力电池的能量密度，并且同时保证其长期可靠性及安全性能不受影响，是亟待解决的。

发明内容

本公开的目的是为了提高动力电池的能量密度，并且同时保证其长期可靠性及安全性能不受影响，提供一种涂层浆料、一种涂层、一种锂离子电池和它们的用途。

本公开的发明人出乎意料地发现，在减小阳极容量与阴极容量的比值的同时，在阳极极片表面形成涂层，能够提高锂电池的能量密度并且保证其长期可靠性和安全性，由此得到了本公开的技术方案。

为了实现上述目的，本公开第一方面提供一种涂层浆料，所述涂层浆料包含粘结剂、结构介质、造孔剂和溶剂；其中，所述粘结剂为导离子且不导电子并具有较强化学键力的高聚物，所述较强化学键力是指化学键键能大于600kJ/mol，所述结构介质为不导电的固体聚合物颗粒。

本公开第二方面，提供了一种涂层，该涂层由如上所述的涂层浆料固化得到。

本公开第三方面提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括阳极电极极片、阴极电极极片和隔膜；其中，单位面积的所述阳极电极极片的容量与单位面积的所述阴极电极极片的容量的比值为(0.01-1)：1；所述阳极电极极片的表面具有涂层，所述涂层含有结构介质和固化后的粘结剂，并且所述涂层具有孔洞。

本公开第四方面提供一种采用如上所述的涂层浆料、如上所述的涂层或如上所述的锂离子电池在制造电动车中的用途。

通过上述技术方案，本公开可以有效提高动力电池的能量密度，同时保证其长期可靠性及安全性能不受影响。