一种新型的长寿命储能锂离子电池极片及锂离子电池制造技术

本发明专利技术公开一种新型的长寿命储能锂离子电池极片，包括依次层叠的钝化集流体、导电底涂层、活性物质层及无机陶瓷层，其中，所述无机陶瓷层包括粘结剂25‑30％及无机陶瓷颗粒70‑75％。本申请提供一种新型的长寿命储能锂离子电池极片及锂离子电池，通过在其电极表面加入无机陶瓷层，降低了电化学极化，从而使得电池具有良好的循环使用性能及更长的使用寿命。

A New Type of Long Life Lithium Ion Battery Electrode and Lithium Ion Battery

The invention discloses a new type of long-life energy storage lithium-ion battery electrode sheet, which comprises passivation collector, conductive bottom coating, active material layer and inorganic ceramic layer in turn. The inorganic ceramic layer comprises 25 30% binder and 70 75% inorganic ceramic particles. This application provides a new type of long-life energy storage lithium-ion battery electrode sheet and lithium-ion battery. By adding inorganic ceramic layer to the electrode surface, the electrochemical polarization is reduced, so that the battery has good recycling performance and longer service life.

【技术实现步骤摘要】
一种新型的长寿命储能锂离子电池极片及锂离子电池
本专利技术涉及锂离子电池
，具体涉及一种新型的长寿命储能锂离子电池极片及锂离子电池。
技术介绍
当今社会人口不断增加，经济不断发展，预计到下个世纪中叶，能源需求将加倍。目前90％能源来自化石燃料，随着能源需求的加速增长，如果继续消耗化石燃料，则必将造成一氧化氮、二氧化碳等排放量的加速增长，使环境污染加剧，温室效应增强。为此必须开发新能源如核能、太阳能、风能、水利能、潮汐能和地热能等，实现能源的清洁生产。电池是合理有效利用这些新能源的重要媒介，如作为储存能源装置提高能源生产利用率，作为电动汽车的供能装置实现汽车污染的零排放等，因而在以电为主要能源的现代社会里，电池在实现社会可持续发展方面占有极为重要的地位。同时，在储能系统中，蓄电池是决定使用成本的重要因素之一，这是因为能量转换系统一般使用寿命可达10年以上，而目前所使用的储能电池充放电循环使用500次以后，其性能仅保持原有的95％左右，使用寿命仅在3-4年。因此，蓄电池是整个系统的关键部件，决定着使用成本和经济效益。
技术实现思路
有鉴于此，本申请提供一种新型的长寿命储能锂离子电池极片及锂离子电池，通过在其电极表面加入无机陶瓷层，降低了电化学极化，从而使得电池具有良好的循环使用性能及更长的使用寿命。为解决以上技术问题，本专利技术提供的技术方案是一种新型的长寿命储能锂离子电池极片及锂离子电池，包括依次层叠的钝化集流体、导电底涂层、活性物质层及无机陶瓷层，其中，所述无机陶瓷层包括粘结剂25-30％及无机陶瓷颗粒70-75％。优选的，所述无机陶瓷颗粒包括碳化硅、氮化硅、水铝石、氮化硼或三氧化二硼中的一种或多种。优选的，所述无机陶瓷颗粒包括碳化硅、氮化硅或水铝石中的一种或多种。优选的，所述无机陶瓷颗粒为水铝石。优选的，所述无机陶瓷颗粒粒径在0.1μm-5μm的范围内。优选的，所述无机陶瓷颗粒粒径在0.1μm-2μm的范围内。优选的，所述钝化集流体包括第一钝化集流体及第二钝化集流体，其中，第一钝化集流体为经化学或电化学钝化处理后的铝箔；第二钝化集流体为经化学或电化学钝化处理后的铜箔。优选的，所述导电底涂层包括粘结剂40-50％、石墨烯25-40％及碳纳米管15-35％。优选的，所述活性物质层包括粘结剂1-5％、活性物质85-95％、石墨烯1-5％及碳纳米管1-5％。优选的，所述粘结剂包括第一极片粘结剂及第二极片粘结剂，其中，第一极片粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚酰胺酰亚胺、聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯或羧甲基纤维素钠中的一种或多种；所述第二极片粘结剂包括丁苯橡胶、黄原胶、聚丙烯酸、丙二醇甲醚醋酸酯或聚乙烯醇中的一种。优选的，所述第一极片粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚酰胺酰亚胺或羧甲基纤维素钠中的一种或多种；所述第二极片粘结剂包括丁苯橡胶、黄原胶或聚丙烯酸中的一种或多种。优选的，所述第一极片粘结剂为聚偏氟乙烯；所述第二极片粘结剂为丁苯橡胶。优选的，所述活性物质包括第一活性物质及第二活性物质，其中，第一活性物质包括磷酸铁锂、钴酸锂或锰酸锂中的一种或多种；所述第二活性物质包括石墨、硅碳负极或锂钒氧化物中的一种或多种。优选的，所述第一活性物质为磷酸铁锂；所述第二活性物质为石墨。一种新型的长寿命储能锂离子电池，包括上述一种新型的长寿命储能锂离子电池极片。本专利技术提供一种新型的长寿命储能锂离子电池极片，包括依次层叠的钝化集流体、导电底涂层、活性物质层及无机陶瓷层，其中，所述钝化集流体包括第一钝化集流体及第二钝化集流体，其中，第一钝化集流体为经化学或电化学钝化处理后的铝箔；第二钝化集流体为经化学或电化学钝化处理后的铜箔。其中，集流体经过化学或电化学处理的目的在于，增加电解铜箔及电极铝箔的表面积，从而增加其与导电底涂层的粘接性，提高电池的循环使用性能。其中，所述导电底涂层包括粘结剂40-50％、石墨烯25-40％及碳纳米管15-35％，所述活性物质层包括粘结剂1-5％、活性物质85-95％、石墨烯1-5％及碳纳米管1-5％。其中，在导电底涂层及活性物质层中加入石墨烯及碳纳米管的目的在于，线型二维结构的碳纳米管与面型二维结构的石墨烯在液相中实现完美的线与面的结合，从而实现良好的导电网络，提高电池的电化学性能，同时，碳纳米管及石墨烯与活性物质颗粒有效混合后，其可与活性物质形成三维网络导电结构，极大地提高了活性物质的导电性能，进一步提高了活性物质的克比容量发挥，改善极片的吸液性能，提高了电池的循环性能。其中，活性物质包括第一活性物质及第二活性物质，其中，第一活性物质包括磷酸铁锂、钴酸锂或锰酸锂中的一种或多种；所述第二活性物质包括石墨、硅碳负极或锂钒氧化物中的一种或多种。其中，第一活性物质中，磷酸铁锂作为本申请的优选方案，其原因在于，与钴酸锂和锰酸锂相比，磷酸铁锂原物料来源更广泛，价格更为低廉而且没有任何环境污染的问题，其理论比容量为170mAh/g，具有非常高的容量，同时由于其晶格稳定性好，锂离子嵌入脱出不会对晶格有太大影响，具有优异的循环寿命和循环性能，因此，将其作为本申请的优选方案。其中，第二活性物质中，石墨作为本申请的优选方案，其原因在于，与硅碳负极和锂钒氧化物相比，石墨具有电子电导率更高、锂离子扩散系数更大、层状结构在嵌锂前后体积变化更小、嵌锂容量更高、嵌锂点位更低等优点，因此，将其作为本申请的优选方案。其中，所述无机陶瓷颗粒包括碳化硅、氮化硅、水铝石、氮化硼或三氧化二硼中的一种或多种。其中，水铝石作为本申请的优选方案，其原因在于，相对其他无机陶瓷颗粒，水铝石具有更好的传热性，当电池内部发生微短路局部温度升高时，能迅速将热量分散，减少热失控发生的几率。其中，本申请还提出将无机陶瓷颗粒的粒径限制在0.1μm-5μm的范围内，其原因在于，无机陶瓷颗粒粒径的大小很大程度决定其性能的好坏，粒径越细小而均匀，越有利于材料性能的提高，而当粒径在0.1μm以下的微米级，其性能基本趋于一致。其中，所述粘结剂包括第一极片粘结剂及第二极片粘结剂，其中，第一极片粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚酰胺酰亚胺、聚丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯或羧甲基纤维素钠中的一种或多种；所述第二极片粘结剂包括丁苯橡胶、黄原胶、聚丙烯酸、丙二醇甲醚醋酸酯或聚乙烯醇中的一种。其中，聚偏氟乙烯作为本申请提出第一极片粘结剂的优选方案，其原因在于，聚偏氟乙烯基的聚合物中，其中的氟含量达到593％，较其他粘结剂高约8倍，热塑性的聚偏氟乙烯具有良好的化学稳定性、温度特性、机械性能及加工性能，因此，在本申请中优选聚偏氟乙烯作为第一极片粘结剂。其中，丁苯橡胶作为本申请提出第二极片粘结剂的优选方案，其原因在于，其相对其他粘结剂具有良好的耐水和耐老化性能，且成本低廉，有利于提高电池的循环性能及循环寿命。本专利技术取得的积极成果为：1、集流体经化学或电化学钝化处理后，增加了集流体的表面积，与导电底涂层的粘结性也大大增加，从而提高了电池的循环性能；2、在导电底涂层及活性物质层中引入碳纳米管及石墨烯，通过其与活性物质形成的三维网络导电结构，从而增加了活性物质的导电性能，改善极片的吸液性能，提高了电池的循环性能；3、在极片的表面引入无机无机陶瓷层，因无机陶瓷具有耐高温、热稳定等性能，而提高了电池的安全性能；同时，由于无机陶瓷层容本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型的长寿命储能锂离子电池极片，其特征在于，包括依次层叠的钝化集流体、导电底涂层、活性物质层及无机陶瓷层，其中，所述无机陶瓷层包括粘结剂25‑30％及无机陶瓷颗粒70‑75％。

【技术特征摘要】
1.一种新型的长寿命储能锂离子电池极片，其特征在于，包括依次层叠的钝化集流体、导电底涂层、活性物质层及无机陶瓷层，其中，所述无机陶瓷层包括粘结剂25-30％及无机陶瓷颗粒70-75％。2.根据权利要求1中所述一种新型的长寿命储能锂离子电池极片，其特征在于，所述无机陶瓷颗粒包括碳化硅、氮化硅、水铝石、氮化硼或三氧化二硼中的一种或多种。3.根据权利要求2所述一种新型的长寿命储能锂离子电池极片，其特征在于，所述无机陶瓷颗粒粒径在0.1μm-5μm的范围内。4.根据权利要求1中所述一种新型的长寿命储能锂离子电池极片，其特征在于，所述钝化集流体包括第一钝化集流体及第二钝化集流体，其中，第一钝化集流体为经化学或电化学钝化处理后的铝箔；第二钝化集流体为经化学或电化学钝化处理后的铜箔。5.根据权利要求1中所述一种新型的长寿命储能锂离子电池极片，其特征在于，所述导电底涂层包括粘结剂40-50％、石墨烯25-40％及碳纳米管15-35％。6.根据权利要求1中所述一种新型的长寿命储能锂离子电池极片，其特征在于，所述活性物质层包括粘结剂1-5％...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐王彬，蒲彦宁，邹才华，
申请(专利权)人：成都特隆美储能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51