锂离子二次电池及其负极极片制造技术

本发明专利技术提供了一种锂离子二次电池及其负极极片。所述锂离子二次电池负极极片包括：负极集流体；负极活性材料层，形成在负极集流体上；以及产气涂层，形成在负极活性材料层之上。所述锂离子二次电池包括：正极极片；前述负极极片；隔膜，设置在相邻正极极片和负极极片之间；以及电解液。当锂离子二次电池发生针刺（包括毛刺刺穿）、挤压等不正当使用时，产气涂层产生的气体能够很好地将正极极片与负极极片隔离，从而有效避免锂离子二次电池内部短路引起起火甚至爆炸；当锂离子二次电池发生过充时，产气涂层产生的气体不仅能够很好地将正极极片与负极极片隔离，而且能够隔断锂离子电池中的锂离子运输通道，从而有效避免锂离子二次电池起火甚至爆炸。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种二次电池，尤其涉及一种锂离子二次电池及其负极极片。
技术介绍
随着科技的发展，具有能量高、可靠性高以及加工性能好等优点的锂离子二次电池逐渐受到青睐，作为绿色环保型电池被广泛应用于各类便携式电子设备中。锂离子二次电池在充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质和隔膜嵌入负极，负极处于富锂态，正极处于贫锂态，电子的补偿电荷从外电路供给到负极上，保证负极的电荷平衡；锂离子二次电池在放电时，过程则恰好相反。以钴酸锂(LiCoO2)为电池正极活性物质、石墨为电池负极活性物质为例说明锂离子二次电池的充放电过程。电池反应的方程式为LiCoO2十GC^LiuxCoOfLixC6在上述反应式中，当LixC6中的X为I时，LixC6为LiC6, LiC6具有很高的活性，锂离子二次电池的安全性能 一般随着LiC6在负极中的含量增加而迅速降低。现有的锂离子二次电池达到满充时，LiC6在负极中的含量很高，大约有90%的石墨(摩尔百分比)已经转化成了 LiC6。当电池发生短路或受到高温以及其它不正当使用时，电池将产生大量的热量，易起火甚至爆炸，给电池的使用造成严重的安全隐患。现有技术的锂离子二次电池一般包括相互卷绕或叠加的正极极片、负极极片、间隔于相邻的正负极极片之间的隔膜，以及电解液。其中，正极极片包括一般采用铝箔制作的正极集流体和附着在正极集流体上、含有正极活性物质的正极活性材料层，负极极片包括一般采用铜箔制作的负极集流体和附着在负极集流体上、含有负极活性物质的负极活性材料层，隔膜则为采用塑化、萃取等工艺制成的微孔薄膜，可以将正负极极片绝缘，同时有利于隔膜保持含有锂盐的有机溶剂电解液。目前锂离子二次电池中的电解液为易燃的有机电解液，因此对锂离子二次电池的安全性要求很高。但是，现有技术的锂离子二次电池在正常的使用中，锂离子二次电池难以避免与尖锐物体(如镊子、剪刀、及硬物棱角)发生碰撞，在极端的情况下，锐物有时会刺穿锂离子二次电池的外壳，并穿透在正负极极片之间起绝缘作用的隔膜，导致铝箔与负极活性材料层相接触而发生短路，从而引发易燃的有机电解液着火，甚至导致电池发生爆炸；此外，在锂离子二次电池发生挤压的不正当使用时，可能会使得正极极片和负极极片变形穿透隔膜而接触，导致正极极片和负极极片相接触而发生短路，从而引发易燃的有机电解液着火，甚至导致电池发生爆炸；此外，在正常的充电过程中，充电器或者充电电路有一定的机率发生故障，从而导致电池被过充，正极材料与有机电解液发生氧化反应，大量放热导致电池着火，影响了锂离子二次电池的安全性能。因此有必要提供一种具有良好安全性能的锂离子二次电池。
技术实现思路
鉴于
技术介绍
存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种锂离子二次电池及其负极极片，其能在锂离子二次电池发生针刺(包括毛刺刺穿)、挤压等不正当使用时，能够很好地将正极极片与负极极片隔离，从而有效避免锂离子二次电池内部短路引起起火甚至爆炸，从而提高电池的安全性能。本专利技术的另一目的在于一种锂离子二次电池及其负极极片，其能在锂离子二次电池发生过充时，不仅能够很好地将正极极片与负极极片隔离，而且能够有效隔断锂离子二次电池中的锂离子运输通道，从而有效避免锂离子二次电池起火甚至爆炸，从而提高电池的安全性能。为了实现上述目的，在本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种锂离子二次电池负极极片，其包括:负极集流体；负极活性材料层，形成在负极集流体上；以及产气涂层，形成在负极活性材料层之上。在本专利技术的第二方面，本专利技术提供了一种锂离子二次电池，其包括:正极极片；负极极片；隔膜，设置在相邻正极极片和负极极片之间；以及电解液；其中，所述负极极片为本专利技术第一专利技术所述的锂离子二次电池负极极片。本专利技术的有益效果如下:本专利技术的锂离子二次电池的负极极片的负极材料活性层上设置有产气涂层，当锂离子二次电池发生针刺(包括毛刺刺穿)、挤压等不正当使用时，产气涂层产生的气体能够很好地将正极极片与负极极片隔离，从而有效避免锂离子二次电池内部短路引起起火甚至爆炸；当锂离子二次电池发生过充时，产气涂层产生的气体不仅能够很好地将正极极片与负极极片隔离，而且隔断锂离子二次电池中的锂离子运输通道，从而有效避免锂离子二次电池起火甚至爆炸。附图说明图1为根据本专利技术锂离子二次电池的剖视图；图2为根据本专利技术锂离子二次电池的电芯经穿钉后发生短路的剖视图；图3为根据本专利技术锂离子二次电池的电芯发生过充后的剖视图；图4是根据本专利技术的实施例1与对比例I在针刺测试中的温度数据对比；图5是根据本专利技术的实施例1与对比例I在针刺测试中的电压数据对比；图6是根据本专利技术的实施例1与对比例2在针刺测试中的温度数据对比；图7是根据本专利技术的实施例1与对比例2在针刺测试中的电压数据对比；图8是根据本专利技术的实施例1与对比例I在过充测试中的温度数据对比；图9是根据本专利技术的实施例2与对比例I在循环测试中的容量保持率数据对比。其中，附图标记说明如下:I绿胶2正极极片3隔膜4产气涂层5负极极片的负极集流体和负极活性材料层的组合体 6正极极耳7负极极耳8穿刺的钉子9短路点10产气涂层产生的气体具体实施方式下面详细说明根据本专利技术锂离子二次电池及其负极极片以及实施例。首先说明根据本专利技术第一方面的锂离子二次电池负极极片。根据本专利技术的锂离子二次电池负极极片包括:负极集流体；负极活性材料层，形成在负极集流体上；以及产气涂层，形成在负极活性材料层之上。将产气涂层形成在负极极片的负极活性材料层之上，在锂离子二次电池发生针刺(包括毛刺刺穿)、挤压等不正当使用时，产气涂层产生的气体能够很好地将正极极片与负极极片隔离，从而有效避免锂离子二次电池内部短路引起起火甚至爆炸；在锂离子二次电池发生过充时，产气涂层产生的气体不仅能够很好地将正极极片与负极极片隔离，而且隔断锂离子二次电池中的锂离子运输通道，从而有效避免锂离子二次电池起火甚至爆炸。当产气涂层材料加入负极极片的负极活性材料层内部(换句话说，产气涂层材料在负极活性材料层材料成浆时一起混合，之后一起形成在负极集流体上)时，由于负极活性材料层的粘接剂与负极活性材料的束缚，产气涂层材料所产生的气体将无法迅速从负极极片的负极活性材料层内部排出，且在排出的过程中会破坏负极材料的负极活性材料层结构，导致负极极片表面的负极活性材料层从内到外的呈现爆炸性破裂，形成粉末状的石墨碎片，并可能在气体的作用下移动并落入正负极极片之间，使得形成新的短路点的可能性加大，因此无法有效地将正负极极片隔离。当将产气涂层形成在正极极片的正极活性材料层表面之上时，产气涂层在发生穿刺时将会随正极活性材料一起破裂，并成花瓣状地离开短路点，而此时由于位于被刺穿破碎的极片的内侧(即原先被产气涂层和正极活性材料层覆盖)的铝集流体毛刺在失去涂层(产气涂层和正极活性材料层)的保护后将直接接触到负极极片表面，因此减弱对正极极片的毛刺阻挡效果。而将产气涂层涂在负极极片的负极活性材料层上，在正极极片被刺穿破碎的时候，铝集流体毛刺将被负极极片表面的产气涂层所阻挡，避免了铝集流体与负极极片表面接触的这种最危险的短路方式的发生。其次，将产气涂层涂在负极极片的负极活性材料层上的另外一个好处是，即使发生铝集流体与负极极片表面接触这种短路时，由于热量主要集中在负极极片上，因此涂在负极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子二次电池负极极片，包括：负极集流体；以及负极活性材料层，形成在负极集流体上；其特征在于，所述锂离子二次电池负极极片还包括：产气涂层，形成在负极活性材料层之上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谢远森，汪颖，何立兵，杨帆，陈杰，
申请(专利权)人：宁德新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：