一种锂离子电池及其提高电化学性能的处理方法技术

本发明专利技术提供一种锂离子电池及其提高电化学性能的处理方法，属于锂离子电池制造技术领域。一种锂离子电池，包括正极片，所述正极片包括集流体、覆盖于集流体表面的活性物质涂层和覆盖于所述活性物质涂层表面的氧化钙涂层；所述活性物质涂层用于吸收电解液形成含有电解液的活性物质贮液层和杂质气体吸收层；所述氧化钙涂层具有良好的、耐热性及阻燃性，与所述锂离子电池内的电解液中的溶剂相互润湿。S1.涂层浆料准备；S2.涂覆；S3.烘干。本发明专利技术采用与内部化学反应的方式减少破坏SEI膜的杂质，从根本上保护SEI膜的完整性，进一步促进锂离子电池的电化学性能的提升；制得大量推广；另外，可以防止电池内部短路，有效控制热失控现象。

A lithium ion battery and its treatment method for improving the electrochemical performance

The invention provides a lithium ion battery and a processing method for improving the electrochemical performance, which belongs to the field of the manufacturing technology of lithium ion batteries. A lithium ion battery comprises a positive plate, wherein the positive electrode includes a current collector, covering the active material coating the surface of the current collector and covered on the surface of active material coated calcium oxide coating; coating the active substance for absorbing electrolyte containing electrolyte absorption layer formed active material layer and impurity gas liquid; the calcium oxide coating has good heat resistance and flame retardant, and the electrolyte of lithium ion battery in mutual solvent wetting. S1. coating slurry preparation; S2. coating; S3. drying. The invention adopts the internal chemical reaction can reduce the impurity damage of SEI membrane, SEI membrane integrity protection fundamentally, to further promote the electrochemical performance of lithium ion batteries prepared a lot of promotion; promotion; in addition, can prevent the battery internal short circuit, effectively control the heat loss control phenomenon.

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池及其提高电化学性能的处理方法
本专利技术涉及锂离子电池制造
，特别涉及一种锂离子电池及其提高电化学性能的处理方法。
技术介绍
锂离子电池是近年来发展起来的一种新型电源，与其他可充电二次电池相比，锂离子电池具有电压高，比能量高，充放电寿命长，无记忆效应，无污染等优点，因此它不仅在便携式电子设备上(如移动电话、数码摄像机和手提电脑等)得到广泛应用，也在电动汽车、电动自行车以及电动工具等大中型电动设备领域有广阔的应用前景，是目前世界各国争相研究开发的热点。液态锂离子电池在首次充放电过程中，电极材料与电解液在固液相界面上发生反应，形成一层覆盖于电极材料表面的钝化层。这种钝化层是一种界面层，具有固体电解质的特征，是电子绝缘体却是Li+的优良导体，Li+可以经过该钝化层自由地嵌入和脱出，因此这层钝化膜被称为“固体电解质界面膜”(solidelectrolyteinterface)，简称SEI膜。在金属锂蓄电池中，覆盖在锂电极表面的这层SEI膜性能直接控制着锂电极的电化学行为，电池的循环寿命强烈地依赖于锂的溶解/沉积过程中的不可逆容量，SEI膜的形成过程在其中起着重要的作用。SEI膜的形成消耗了部分锂离子电池，使得首次充放电不可逆容量增加，降低了电极材料的充放电效率，SEI膜具有有机溶剂不溶性，在有机电解质溶液中能稳定存在，并且溶剂分子不能通过该层钝化膜，从而能有效防止溶剂分子的共嵌入，避免了因溶剂分子共嵌入对电机材料造成的破坏，因而大大提高了电极的循环性能和使用寿命。但是在锂离子电池工艺过程中，因极片或隔膜等吸收少量水分，水分会引起LiPF6分解成POF3和HF，而HF会使已经形成的SEI膜发生溶解，是SEI膜遭到破坏；同时会使SEI膜中的LiF的含量增高，导致SEI的电阻增高。电解液含有具有活泼的H原子的杂质，在首次充放电过程中将形成不稳定的羧酸锂以及烷基氧锂，导致SEI膜性能变差；进一步造成锂离子电池的电化学性能下降。公开号CN201510519058.1高倍率动力锂离子电池SEI膜的优化方法的专利技术专利使用不同的化成充电电流来增强SEI膜的稳固性，虽然在一定的程度上起到了保护SEI膜的作用，但是相对更加费时，而且未从根本上解决SEI膜破坏因子的目的。因此，寻求一种从根本上保护SEI膜不被破坏的技术，是目前亟待解决的。另外，锂离子电池发生短路热失控的主要原因是极片(正极片和负极片)与电解液发生反应而产生的热量。处于充电态的电池正极材料具有强氧化性，同时处于充电态的电池负极材料具有强还原性，在滥用等情况下，例如针刺、热冲击等环境，强氧化性的正极材料稳定性较差，容易释放氧气，且电解液中的碳酸酯等有机溶剂极易与氧气反应，放出大量的热和气体；产生的热量加速正极材料分解，产生更多氧气，进一步促进更多放热反应的进行；同时具有强还原性的负极的活泼性接近金属锂，与氧接触会导致燃烧并引燃电解液、隔膜等。针对这一问题，中国专利技术专利“一种锂离子电池极片处理方法”(申请号201210417099.6)提出了一种极片处理方法，其通过在现有锂离子电池极片上进行纳米级无机物涂层处理，利用纳米级无机物颗粒表面的毛细管作用，使极片具有更高的可湿性，增加了锂离子迁移通道，提高了锂离子电池的循环性能；同时，由于该纳米级无机物颗粒具有优异的绝缘性能及隔热性能，提高了锂离子电池的安全性能及耐高温性能。但其存在如下缺陷：无机纳米颗粒在制胶过程中很容易造成颗粒团聚而形成大颗粒，造成电池压芯过程中刺穿隔膜而导致微短路现象。这会破坏或降低锂离子电池的安全性，因而亟须做进一步的改进或研发出新的处理方法。
技术实现思路
鉴于以上内容，有必要提供一种提高锂离子电池电化学性能的处理方法，本专利技术采用与内部化学反应的方式减少破坏SEI膜的杂质，从根本上保护SEI膜的完整性，进一步促进锂离子电池的电化学性能的提升；制得大量推广；另外，可以防止电池内部短路，有效控制热失控现象。为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：本专利技术一种锂离子电池，包括正极片，所述正极片包括集流体、覆盖于所述集流体表面的活性物质涂层和覆盖于所述活性物质涂层表面的杂质吸收剂，所述杂质吸收剂为氧化钙涂层，所述氧化钙涂层的厚度为1～15μm；所述活性物质涂层用于吸收电解液形成含有电解液的活性物质贮液层和杂质气体吸收层；所述氧化钙涂层具有良好的、耐热性及阻燃性，与所述锂离子电池内的电解液中的溶剂相互润湿。本专利技术一种锂离子电池提高电化学性能的处理方法，所述正极片包括集流体、覆盖于所述集流体表面的活性物质涂层和覆盖于所述活性物质涂层表面的杂质吸收剂，所述杂质吸收剂为氧化钙，所述氧化钙涂层的厚度为1～15μm；所述活性物质涂层用于吸收电解液形成含有电解液的活性物质贮液层和杂质气体吸收层；所述氧化钙涂层具有良好的、耐热性及阻燃性，与所述锂离子电池内的电解液中的溶剂相互润湿。所述处理方法包括如下步骤：S1.涂层浆料准备，将重量比为2.0％～6.0％的有机高分子聚合物和10％～20％氧化钙加入重量比为65％～80％的有机溶剂中，在负压保护下搅拌，使有机高分子聚合物、氧化钙与有机溶剂混合形成涂层浆料；S2.涂覆，通过喷涂、丝网印刷或转移涂布的方式将所述胶液涂覆在正极片表面形成均匀的氧化钙涂层；S3.烘干，烘烤得到干燥的正极片。进一步地，本专利技术所述有机高分子聚合物为PVDF、PTFE或PVA。进一步地，本专利技术所述烘烤的温度是65～100℃。进一步地，本专利技术所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、无水乙醇、异丙醇和醋酸乙酯中的任一种。本专利技术的电池在化成或分容充电过程中，电解液中的LiPF6会与水分H2O反应，生成HF，反应式为：LiPF6+H2O→POF3+LiF+2HF↑(1)而杂质吸收剂中的氧化钙有能与HF反应，具体反应式如下：氧化钙：CaO+2HF→CaF2+H2O(2)CaO+H2O→Ca(OH)2(3)氧化钙与HF反应生成的水与剩余的氧化钙反应生成了氢氧化钙，在化成和分容的充电过程中就将HF消除了，避免了HF对正负极表面的SEI膜进行破坏。本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术的杂质吸收剂氧化钙适合正极为油性体系，即正极溶剂为NMP的状态下，可以保证氧化钙在跟电池中的水分及化成后产生的HF接触之前的基本性能不变；而且氧化钙也能将电芯内部游离状态下水分充分吸收，减少化成产气量。2、本专利技术的杂质吸收剂氧化钙能充分与化成或分容产生的HF气体充分反应，避免或尽量降低HF对正负极表面的SEI膜的破坏，极大的保护了SEI膜的稳定性，提升了锂离子电池的电化学性能。3、本专利技术的锂离子电池化成和产气量降低、内阻、自放电均减小，容量发挥更佳，且电池循环性能更好。4、本专利技术的电池电解液可携带电解质渗透至覆盖在极片上的氧化钙涂层，故可提高电解液润湿极片的效果，进而增强锂离子与活性材料的导通。同时，由于氧化钙具有良好的耐热性，可有效避免极片表面热量的积累，同时减少了极片表面活性物质与气体的接触，可有效控制热失控的现象发生，提高了锂离子电池耐高温性能；此外，氧化钙的阻燃性也可使电池的抗短路起火安全性能得到有效提高。5、本专利技术的氧化钙涂层可以防止电池内部毛刺或大颗粒导致的内部微短路，降低电池风险，减缓电池的自放电，同时也提高了电池的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池，包括正极片，其特征在于，所述正极片包括集流体、覆盖于所述集流体表面的活性物质涂层和覆盖于所述活性物质涂层表面的杂质吸收剂，所述杂质吸收剂为氧化钙涂层，所述氧化钙涂层的厚度为1～15μm；所述活性物质涂层用于吸收电解液形成含有电解液的活性物质贮液层和杂质气体吸收层；所述氧化钙涂层具有良好的、耐热性及阻燃性，与所述锂离子电池内的电解液中的溶剂相互润湿。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池，包括正极片，其特征在于，所述正极片包括集流体、覆盖于所述集流体表面的活性物质涂层和覆盖于所述活性物质涂层表面的杂质吸收剂，所述杂质吸收剂为氧化钙涂层，所述氧化钙涂层的厚度为1～15μm；所述活性物质涂层用于吸收电解液形成含有电解液的活性物质贮液层和杂质气体吸收层；所述氧化钙涂层具有良好的、耐热性及阻燃性，与所述锂离子电池内的电解液中的溶剂相互润湿。2.一种锂离子电池提高电化学性能的处理方法，其特征在于，所述正极片包括集流体、覆盖于所述集流体表面的活性物质涂层和覆盖于所述活性物质涂层表面的杂质吸收剂，所述杂质吸收剂为氧化钙，所述氧化钙涂层的厚度为1～15μm；所述活性物质涂层用于吸收电解液形成含有电解液的活性物质贮液层和杂质气体吸收层；所述氧化钙涂层具有良好的、耐热性及阻燃性，与所述锂离子电池内的电解液中的溶剂相互润湿。所述氧化钙涂层及处理方法包括如下步骤：S1.涂层浆料准备，将...

【专利技术属性】
技术研发人员：覃晓捷，
申请(专利权)人：覃晓捷，
类型：发明
国别省市：广西,45