一种极耳陶瓷涂层厚度均匀的极片及其制备方法技术

本发明专利技术涉及锂电池技术领域，针对现有技术的极耳区域容易短路和析锂的问题，公开了提供一种极耳陶瓷涂层厚度均匀的极片及其制备方法，所述极片（1）包括箔材（2），所述箔材包括极耳（2.1）和中间区域（2.2），所述中间区域两侧涂有活性物质涂层（3），所述中间区域（2.2）和极耳（2.1）连接区域均涂有陶瓷涂层（4），所述陶瓷涂层（4）与活性物质涂层（3）组成的表面平行于箔材（2）。本发明专利技术通过极耳涂陶瓷方法，可以有效解决电池内部短路问题，同时极耳处涂陶瓷层，可以保证极片极耳处厚度与中间区域厚度一致，可以有效避免电池析锂，提高电池的安全性，制备工艺简单，优质成品率高。

【技术实现步骤摘要】
一种极耳陶瓷涂层厚度均匀的极片及其制备方法
本专利技术涉及锂电池
，尤其涉及一种极耳陶瓷涂层厚度均匀的极片及其制备方法。
技术介绍
近年来锂离子动力电池的应用越来越广，但安全问题也暴露得越来越多。同时电池表面厚度不一致问题也难以解决。首先大多数电池安全问题都集中在电池内部短路上，主要表现在电池内部正负极片直接接触而发生短路，因此急切需要一种安全可靠的方法来解决锂离子动力电池的安全问题。其次电池表面厚度不一致导致电池在模组内部收到的压力不一致，电池中间区域厚的地方受力大，极片接触较好，电池极耳处偏薄，受力较小，极片不能很好接触，导致锂离子不能顺利传导，从而导致电池析锂。专利号为CN201610667601.7的专利了公开了一种安全锂离子动力电池，本专利技术涉及一种安全锂离子动力电池，本专利技术包括壳体，所述壳体内设置有正极片、负极片和隔膜，所述正极片的集流体极耳处涂覆有氧化铝涂层，所述负极片的负极活性物质涂覆区表面涂覆石墨层，所述隔膜为双面高分子微球隔膜，所述正极片、负极片和隔膜组成电芯，所述电芯最外层包覆PPT层。本专利技术通过采用多涂层的方式避免了正负极、壳体和电芯之间接触短路，在不影响电池化学性能前提情况下，提高了电池的安全性能。其不足之处为在极片涂覆时，容易导致极片靠近极耳区域的活性物质涂覆厚度低于极片中间区域，极片靠近极耳区域在组装过程中容出现电池内部短路的问题。
技术实现思路
本专利技术是为了克服现有技术的极耳区域容易短路和析锂的问题，提供一种极耳陶瓷涂层厚度均匀的极片及其制备方法，本专利技术通过极耳涂陶瓷方法，可以有效解决电池内部短路问题，同时极耳处涂陶瓷层，可以保证极片极耳处厚度与中间区域厚度一致，可以有效避免电池析锂，提高电池的安全性，制备工艺简单，优质成品率高。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种极耳陶瓷涂层厚度均匀的极片，所述极片包括箔材，所述箔材包括极耳和中间区域，所述中间区域两侧涂有活性物质涂层，所述中间区域和极耳连接区域均涂有陶瓷涂层，所述陶瓷涂层与活性物质涂层组成的表面平行于箔材。箔材作用是导电，极耳的作用是导出电流，活性物质的作用是提供锂离子，陶瓷涂层的作用是电子绝缘和填充极耳处厚度，保证极片表面的平整度，减少极耳处短路与析锂现象。本专利技术采用该种表面部分涂覆陶瓷涂层的结构，可以有效解决由于极片中间区域和极耳区域的厚度不一致，从而导致电池的厚度不均匀的问题，和不利于电池的模组组装的问题；并提高电池的一致性，另外由于极片靠近极耳区域设置了安全保护涂层，解决了在电池制作过程中容易导致电池内部短路和使用过程中析锂的问题，从而提高了电池安全性，制备得到电化学性能优良的电极极片，延长电池的使用寿命。作为优选，涂覆陶瓷涂层部位的中间区域的涂覆长度和极耳的涂覆长度的比值为2-2.4:1。设定该范围内的目的是为了避免电池内部正负极片直接接触而发生短路，若涂覆陶瓷涂层覆盖长度过长会影响极耳上电流的输出，影响其导电性能，若覆盖长度过短会影响陶瓷层的绝缘稳定效果。作为优选，中间区域陶瓷涂层与活性物质涂层的连接区域为斜面连接，所述斜面连接上陶瓷涂层的最大厚度为极片厚度的1/4～1/2。连接区域设置为斜面连接是为了提供更多的接触面积，同时所涂覆陶瓷厚度是为了在保证电池安全的前提下降低涂层对电池性能的影响。作为优选，所述箔材(2)的厚度为6～20μm。所述一种极耳陶瓷涂层厚度均匀的极片的制备方法，包括如下制备步骤：(1)涂覆活性物质：将活性物质浆料按照单面20.0±0.5mg/cm2的涂覆量均匀涂覆在箔材表面；(2)涂覆陶瓷涂层：在涂覆活性物质的同时，在连接区域涂覆制备好的陶瓷浆料涂层，陶瓷涂层分别覆盖一段极耳和一段中间区域；(3)冲片：将涂覆后的极片进行冲压，辊压压实密度为3.6-3.8g/cm3，冲片得到厚度均匀一致的极片。作为优选，所述陶瓷浆料制备步骤包括：1)陶瓷粉溶液制备：将勃母石和改性膨润土按照6-7:3-4的比例混合均匀，再将混合好的陶瓷粉末和NMP按照6-6.5:3.5-4的比例混合，搅拌2-3小时；2)胶液制备：先将PVDF粉末溶解于NMP溶液中，搅拌3～5小时后，制得胶液；3)陶瓷浆料制备：将步骤1)的陶瓷粉溶液经过砂磨分散，得到陶瓷砂磨液，再将步骤2)溶解好的PVDF胶液加入到陶瓷砂磨液中，PVDF溶液和砂磨液比例按照5-5.2:4.8-5混合，搅拌2-2.5小时，完成陶瓷浆料的制备。在陶瓷浆料中，NMP作为溶剂，可以溶解PVDF粘结剂，同时陶瓷浆料中，NMP作为溶剂，可以有效分散陶瓷粉末；按照以上比例可以控制陶瓷浆料的粘度为2000mpa·s～4000mpa·s，有利于涂层的涂覆，保证涂层的电化学性能，既能降低电极片短路的风险，又能减少陶瓷涂层对极片导电跟锂离子释放率的影响。作为优选，步骤1)所述改性膨润土的制备方法包括：先将膨润土原矿进行破碎碾磨成1～5μm大小粒径的粉末，再加入碳酸钠混合2～5小时，再在150～300℃温度下，氮气保护下煅烧3～5小时，冷却至室温后，将完成煅烧的膨润土进行碾磨成0.5～5μm大小粒径的粉末，即可制得改性膨润土。通过高温处理后，可以去除膨润土表面和层间的水分，同时高温处理后的膨润土形成片状体，片状体上可以产生多孔结构，具有较大的比表面积，提升膨润土的吸附性能，进而提升陶瓷涂层材料之间的结合力。作为优选，所述胶液的粘度为800～2500mpa·s，所述胶液中PVDF粉末的质量含量为6～10％。以上粘度范围是为了有利于PVDF的充分溶解，PDVF质量含量6～10％。该粉末的固含量的范围作用是保证胶液的粘度和胶液分散充分，固含太低会导致粘度太低，会导致陶瓷分散不均匀，固含太高会导致胶液分散不充分，降低粘结力。作为优选，步骤1)、步骤2)及步骤3)所述的搅拌速度为120-150RPM。作为优选，所述活性物质涂层为镍钴锰酸锂涂层或石墨涂层。因此，本专利技术具有如下有益效果：(1)提供一种极耳陶瓷涂层厚度均匀的极片及其制备方法，本专利技术通过极耳涂陶瓷方法，可以有效解决电池内部短路问题，同时极耳处涂陶瓷层具有良好的隔热各绝缘作用；(2)陶瓷涂层中加入改性膨润土，能够增强陶瓷涂层材料之间的连接性能及电化学性能，能够更好的与活性物质涂层结合，也能更有效的起到绝缘绝热作用；(3)可以保证极片极耳处厚度与中间区域厚度一致，可以有效避免电池析锂，提高电池的安全性，制备工艺简单，优质成品率高。附图说明图1是本专利技术的俯视结构示意图。图2是本专利技术的剖面结构示意图。图中：1、极片，2、箔材2.1、极耳，2.2、中间区域，3、活性物质涂层，4、陶瓷涂层。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术做进一步的描述。一种极耳陶瓷涂层厚度均匀的极片，所述极片1包括箔材2，所述箔材2包括极耳2.1和中间区域2.2，所述中间区域2.2两侧涂有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种极耳陶瓷涂层厚度均匀的极片，其特征是，所述极片（1）包括箔材（2），所述箔材（2）包括极耳（2.1）和中间区域（2.2），所述中间区域（2.2）两侧涂有活性物质涂层（3），所述中间区域（2.2）和极耳（2.1）连接区域均涂有陶瓷涂层（4），所述陶瓷涂层（4）与活性物质涂层（3）组成的表面平行于箔材（2）。/n

【技术特征摘要】
1.一种极耳陶瓷涂层厚度均匀的极片，其特征是，所述极片（1）包括箔材（2），所述箔材（2）包括极耳（2.1）和中间区域（2.2），所述中间区域（2.2）两侧涂有活性物质涂层（3），所述中间区域（2.2）和极耳（2.1）连接区域均涂有陶瓷涂层（4），所述陶瓷涂层（4）与活性物质涂层（3）组成的表面平行于箔材（2）。


2.根据权利要求1所述的一种极耳陶瓷涂层厚度均匀的极片，其特征是，涂覆陶瓷涂层（4）部位的中间区域（2.2）的涂覆长度和极耳（2.1）的涂覆长度的比值为2-2.4:1。


3.根据权利要求1或2所述的一种极耳陶瓷涂层厚度均匀的极片，其特征是，中间区域（2.2）陶瓷涂层（4）与活性物质涂层（3）的连接区域为斜面连接，所述斜面连接上陶瓷涂层的最大厚度为极片厚度的1/4~1/2。


4.根据权利要求1所述的一种极耳陶瓷涂层厚度均匀的极片，其特征是，所述箔材（2）的厚度为6~20μm。


5.如权利要求1-4任一所述的一种极耳陶瓷涂层厚度均匀的极片的制备方法，其特征是，包括如下制备步骤：
（1）涂覆活性物质：将活性物质浆料按照单面20.0±0.5mg/cm2的涂覆量均匀涂覆在箔材表面；
（2）涂覆陶瓷涂层：在涂覆活性物质的同时，在连接区域涂覆制备好的陶瓷浆料涂层，陶瓷涂层分别覆盖一段极耳和一段中间区域；
（3）冲片：将涂覆后的极片进行冲压，辊压压实密度为3.6-3.8g/cm3，冲片得到厚度均匀一致的极片。


6.根据权利要求5所述的一种极耳陶瓷涂层厚...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭歌，韩笑，李凡群，夏赛赛，谢天，万华丰，
申请(专利权)人：万向一二三股份公司，万向集团公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33