【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及了锂离子电池领域，具体涉及了一种安全涂层及其制备方法及复合集流体，尤其涉及了一种安全涂层及其制备方法、在制备正极或/和负极复合集流体中的应用。
技术介绍
1、由于能量密度高、循环寿命长、无记忆效应和环境友好等优点，锂离子电池被大量应用在便携式电子产品、储能设备和新能源汽车上。随着手机5g时代的来临和新能源汽车高续航里程的发展要求，对锂离子电池的能量密度也提出了更高的需求。但是锂离子电池的能量密度越高其安全性越差，动力电池因为安全性问题已引发多起电动汽车及混合动力汽车的自燃、爆炸事故，因而严重制约了锂离子电池在新能源领域的进一步发展。
2、锂离子电池正负极接触引起的安全隐患，备受关注，迟迟得不到有效改善。研究表明通过增加安全涂层，隔离正负极接触，短路时高阻抗和低产热量，能有效改善安全。考虑实际运用需求，安全涂层要满足，既显著改善电芯安全性能且对电池的能量密度影响要小。例如中国专利cn 113314717 a公开了一种复合集流体及其制备方法和应用，其所述方法是在铝箔上涂覆一层2-5um磷酸锰铁锂涂层，该安全涂层虽然能兼顾能量密度和安全性，但是该安全涂层的增加，不利于电池的长时间循环或高倍率放电。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于：针对现有技术存在在集流体上涂覆的安全涂层无法同时兼顾电池的安全性、能量密度影响小以及长时间循环和高倍率放电的问题，提供了一种安全涂层及其制备方法及复合集流体，该安全涂层中添加了金属掺杂的磷酸铁锰锂，在不改变材料体系、极片性能、产
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种安全涂层，按重量份计包括以下原料制备而成：
4、磷酸盐材料30～50份；导电剂1～5份；粘结剂10～30份；溶剂10～20份；
5、其中，所述磷酸盐材料的化学式为life1-x-ymnxmypo4，其中，0＜x＜1，0＜y≤0.1，0＜x+y＜1，m选自cr、mg、ti、al、zn、w、nb和zr中的至少一种。
6、本申请提供的安全涂层，主要由磷酸盐材料、导电剂、粘结剂和溶剂制备而成，其中磷酸盐材料是cr、mg、ti、al、zn、w、nb和zr中的至少一种金属掺杂的磷酸铁锰锂材料，通过控制各个原料的添加配比，能够增加安全涂层与集流体基材的紧密性，可以有效提高活性材料层与安全涂层的剥离力，电芯在针刺、挤压等导致的短路行为发生时，可以有效避免正极铝箔和负极铜箔的直接接触，使得制备安全涂层在不改变材料体系、极片性能、产品性能下，可以有效改善电池的安全性能，且该安全涂层对能量密度影响小，还能使电池达到长时间循环和高倍率放电的效果，便于推广应用。
7、进一步的，m为mg。镁元素的添加，使得安全层表现出更好的技术效果。
8、进一步的，所述磷酸盐材料d99≤10um，d50≤8um。优选地，所述磷酸盐材料d99为2um～10um，d50为2um～8um。更优选地，所述磷酸盐材料d99为5um～10um，d50为5um～8um。
9、进一步的，所述安全涂层的原料还包括1～10份的快离子导体，所述快离子导体的离子电导率≥10-6s·cm-1。通过专利技术人大量的实验研究发现，通过添加特定计量的快离子导体，可以使得安全涂层在保证优秀的安全性能的同时，还能保证电池更优的长时间循环和高倍率放电效果。同时，研究发现，控制快离子导体的离子电导率≥10-6s·cm-1可表现出较好的性能提升效果，离子电导率降低，提升效果不明显。
10、进一步的，所述快离子导体为无机化合物，单多晶有机物或固体电解质。优选地，所述快离子导体选自agi、ag2s、cubr和srbr2中的至少一种。
11、进一步的，所述快离子导体与所述磷酸盐材料的比例为0.03～0.2：1。通过专利技术人实验探究发现，快离子导体与磷酸盐材料添加比例对电池的安全性和电学性能都有着密切的影响关系，在合适的范围内，可表现出更好的技术效果，优选地，所述快离子导体与所述磷酸盐材料的比例为0.15～0.2：1。
12、进一步的，还包括10～20份的陶瓷颗粒。更进一步的，所述陶瓷颗粒为勃姆石、氧化镁、氧化钛、氧化锆、氧化硅和氧化钇中的至少一种。陶瓷颗粒在涂层中表现为化学惰性，不易热分解，且有一定阻燃作用，降低电芯发生短路时的功率，提升安全性。
13、进一步的，所述导电剂为石墨烯、碳纳米管、导电炭黑和碳微球中的至少一种。
14、所述粘结剂为油系或水系高分子粘结剂。具体的不局限于羧甲基纤维素、丙烯酸、苯乙烯、丁二烯、聚偏氟乙烯和聚丙烯酸酯中的至少一种。
15、所述溶剂为氮甲基吡咯烷酮和/或水。
16、本申请的另一目的是为了提供上述安全涂层的制备方法。
17、一种上述安全涂层的制备方法，包括以下步骤：
18、首先将所有原料进行混合得到涂层浆料，然后将涂层浆料涂覆在基材表面，烘干处理后，即可在基材表面得到安全涂层。
19、本申请提供了安全涂层的制备方法，主要包括将所有原料进行混合得到涂层浆料，然后将涂层浆料涂覆在基材表面，烘干处理后，即可在基材表面得到安全涂层。制备方法简单，操作方便，便于推广应用。
20、进一步的，所述基材为微孔铝箔、网状铝箔中的至少一种。
21、本申请的又一目的是为了提供安全涂层的应用。
22、一种上述安全涂层在制备复合集流体中的应用，所述安全涂层涂覆在集流体基材的表面。
23、具体的，复合集流体为正极复合集流体或负极复合集流体。
24、本申请提供了安全涂层在制备正极复合集流体或/和负极复合集流体中的应用，将安全涂层涂覆在集流体基材的表面，通过增加安全涂层，使得制备的电池，正负极形成隔离，短路时高阻抗和低产热量，能有效改善电池安全性，同时，还能保证电池较高的电化学性能。
25、本专利技术提供了一种包括安全涂层的复合集流体。
26、一种复合集流体，包括集流体基材，以及设置在集流体基材两面的上述安全涂层，其中，集流体基材的厚度为10-15μm，安全涂层的厚度为2-5μm。
27、一种极片，所述极片包括上述复合集流体。
28、一种锂离子电池，所述锂离子电池包括上述极片。
29、综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
30、1、本申请提供的安全涂层，主要由磷酸盐材料、导电剂、粘结剂和溶剂制备而成，其中磷酸盐材料是cr、mg、ti、al、zn、w、nb和zr中的至少一种金属掺杂的磷酸铁锰锂材料，通过控制各个原料的添加配比，能够增加安全涂层与集流体基材的紧密性，可以有效提高活性材料层与安全涂层的剥离力，使得制备安全涂层在不改变材料体系、极片性能、产品性能下，不仅可以有效改善电池的安本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种安全涂层，其特征在于，按重量份计包括以下原料制备而成：
2.根据权利要求1所述的安全涂层，其特征在于，M为Mg。
3.根据权利要求1所述的安全涂层，其特征在于，所述磷酸盐材料D99≤10um，D50≤8um。
4.根据权利要求1所述的安全涂层，其特征在于，所述安全涂层的原料还包括1～10份的快离子导体，所述快离子导体的离子电导率≥10-6S·cm-1。
5.根据权利要求4所述的安全涂层，其特征在于，所述快离子导体与所述磷酸盐材料的比例为0.03～0.2：1。
6.根据权利要求5所述的安全涂层，其特征在于，所述快离子导体与所述磷酸盐材料的比例为0.15～0.2：1。
7.根据权利要求1或4所述的安全涂层，其特征在于，还包括10～20份的陶瓷颗粒。
8.根据权利要求1所述的安全涂层，其特征在于，所述导电剂为石墨烯、碳纳米管、导电炭黑和碳微球中的至少一种；所述粘结剂为羧甲基纤维素、丙烯酸、苯乙烯、丁二烯、聚偏氟乙烯和聚丙烯酸酯中的至少一种；所述溶剂为氮甲基吡咯烷酮和/或水。
9.一种
10.一种复合集流体，其特征在于，包括集流体基材，以及设置在集流体基材两面的权利要求1-8任意一项所述的安全涂层，其中，集流体基材的厚度为10-15μm，安全涂层的厚度为2-5μm。
...【技术特征摘要】
1.一种安全涂层，其特征在于，按重量份计包括以下原料制备而成：
2.根据权利要求1所述的安全涂层，其特征在于，m为mg。
3.根据权利要求1所述的安全涂层，其特征在于，所述磷酸盐材料d99≤10um，d50≤8um。
4.根据权利要求1所述的安全涂层，其特征在于，所述安全涂层的原料还包括1～10份的快离子导体，所述快离子导体的离子电导率≥10-6s·cm-1。
5.根据权利要求4所述的安全涂层，其特征在于，所述快离子导体与所述磷酸盐材料的比例为0.03～0.2：1。
6.根据权利要求5所述的安全涂层，其特征在于，所述快离子导体与所述磷酸盐材料的比例为0.15～0.2...
【专利技术属性】
技术研发人员：洪斯凡，巫永炫，王理，刘荣江，刘云，
申请(专利权)人：惠州亿纬锂能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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