专利名称：二次锂离子电池的正极极片及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种二次锂离子电池，尤其是一种二次锂离子电池的正;feU及片 及其制备方法。
背景技术：
随着现代社会的发展，各种移动设备如摄像机、笔记本电脑、便携式DVD、 数码相机等得到了越来越广泛的应用，因而需要大量的高能电池。同时，这些 移动设备的微型化发展趋势也对电池的安全性能提出了很高的要求。
二次锂离子电池是一种具备较高能量密度的电池，因而被广泛应用于各种 移动设备中。在现有技术中，二次锂离子电池一般采用巻绕或叠片的方式制作 电池芯，即通过对正极极片、负极极片以及隔离在两种极片之间的隔离膜进行 巻绕或叠片而得到电池芯。其中，前述正极极片是通过将浆料单层双面的涂布 于铝箔上制成的，铝箔作为正极集流体，干燥后的浆料即为正极的膜片。
但是，当电池芯上发生非正常短路时，用上述方法制成的正极极片上的单 层膜片易于从正极集流体上脱落，因而无法再对铝箔形成保护，以致短路的电 池芯出现燃烧、爆炸等安全问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种膜片不易脱落的二次锂离子电池正极极片及 其制备方法，以提高锂离子电池芯的安全性能。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种二次锂离子电池的正极极片，
4其包括正极集流体和双面涂布于正极集流体的膜片，所述膜片包括至少两层膜 片层，所述至少两层膜片层的构成材料或配比不同，具有不同的层间导电率。 所述膜片层的层数为两层或三层。
所述每一膜片层都包括正极活性物质，且任意两层膜片层的正极活性物质 都不相同。
所述每一膜片层还包括导电剂和粘结剂，所有膜片层中的正极活性物质、
导电剂、粘结剂的重量比为94-97: 3-1.5: 3-1.5。
所述每一膜片层中的正极活性物质、导电剂、粘结剂的重量比都为96.0: 2.0: 2.0。
所述每一膜片层的导电剂都为Super-P、粘结剂都为PVDF、正极活性物质 则为LiMn02 、 LiCo02和LiNiCoMn02中的 一种。 所述每一膜片层都具有不同的厚度和孔隙率。
为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种二次锂离子电池正极极片的 制备方法，其包括以下步骤将正极活性物质、导电剂、粘结剂按预定重量比 加入适量溶剂中，混合并搅拌均匀，得到一种正极涂布浆料；将上述浆料涂布 于作为正极集流体的箔材两面，形成第一层膜片层，并对其进行冷压；将另一 种正极活性物质、导电剂、粘结剂按预定重量比加入适量溶剂中，混合并搅拌 均匀，得到另一种正极涂布浆料；将上述另一种浆料涂布于第一层膜片层上， 形成层间导电率不同于第 一层膜片层的第二层膜片层，并对上述经过双层涂布 的箔材进行冷压；以及，对上述经过双层涂布的箔材进行分条、焊接，制成正 极极片。
在配制每一种正极涂布浆料时，可以通过调节溶剂的用量来调节浆料的粘度。
相对于现有技术，本发明二次锂离子电池正极极片上的多层膜片层分别具 有不同的层间导电率，因此即使电池芯上发生不正常内部短路，多层结构的膜
5片也不易于从正极集流体上脱落，从而能更有效地保护集流体，保证电池芯的 安全。
下面结合附图和各个具体实施方式
，对本发明及其有益技术效果进行详细
说明，其中
图1为本发明正极极片的第一实施方式的结构示意图。 图2为本发明正招j及片的第二实施方式的结构示意图。 图3为本发明正才及极片的第三实施方式的结构示意图。 图4为本发明正才及极片的第四实施方式的结构示意图。 图5为本发明正扨^及片的第五实施方式的结构示意图。
具体实施例方式
为了解决电池芯短路时单层正极膜片易于从正极集流体上脱落的问题，本 发明正极极片对集流体采用多层膜片涂布，以提高锂离子电池芯的安全性能。
请参阅图1,为本发明正极极片的第一实施方式的结构示意图。本实施方式 的正极集流体为铝箔13,并对铝箔13采用了两层膜片11、 12的涂布结构。本 实施方式的正极极片制备方法为
首先，将正极活性物质LiMn02 (锰酸锂)、导电剂Super-P (导电碳黑)、 粘结剂PVDF(聚偏二氟乙烯)按照重量比96.0: 2.0: 2.0加入一定量溶剂NMP (N-曱基吡咯烷酮)中，混合并搅拌均匀，在搅拌过程中通过增加NMP的用量 来调节混合物的粘度，从而得到正极涂布浆料A。
其次，将浆料A涂布于铝箔13的两面，形成较厚的膜片层ll，并对箔片 进行冷压。
再次，将正极活性物质LiCo02 (钴S臾锂)、导电剂Super-P、粘结剂PVDF按照重量比96.0: 2.0: 2.0加入一定量溶剂NMP中，混合并搅拌均匀，在搅拌 过程中通过增加NMP的用量来调节混合物的粘度，从而得到正极涂布浆料B。 将浆料B涂布于膜片层11上，形成较薄的膜片层12，涂布时需保证膜片层12 和膜片层11具有不同的层间导电率。
最后，对上述经过双层涂布的铝箔13进行冷压、分条、焊接，制成如图1 所示的正极才及片。
由于正极极片的两层不同膜片层11、 12具有不同的厚度和配方，因此二者 充满电后具有不同的层间导电率、孔隙率。当电池芯上发生不正常的内部短路 时，上述双层结构的膜片不易从铝箔13上脱落，从而能对铝箔13起到更好地 阻隔作用，有效避免电池芯出现安全问题。
请参阅图2至图4,分别为本发明正极极片的第二至第四实施方式的结构示 意图。在这些实施方式中，第二和第四实施方式将膜片层11涂布为较薄的膜片 层，而将膜片层12涂布为较厚的膜片层。第三和第四实施方式则将膜片层12 涂布在铝箔13上作为内层膜片层，将膜片层11涂布在膜片层12上作为外层膜 片层。这些实施方式中的正极极片的制备过程和第一实施方式的过程近似，只 是浆料A、 B的涂布顺序和厚度有所不同，以保证膜片层ll、 12具有不同的层 间导电率，此处不再——详述。
从以上四个实施方式可知，本发明对于膜片层ll、 12之间的相对厚度和位 置并无特别要求，只要二者具有不同的层间导电率，就能更好地保护正极集流 体不外露，从而提高电池芯的安全性能。
请参阅图5，为本发明正极极片的第五实施方式的结构示意图。本实施方式 中的正极集流体为铝箔13，并釆用三层膜片11、 12、 14对铝箔13进行涂布。 以下说明本实施方式正极极片的制备方法
首先，将正极活性物质LiMn02、导电剂Super-P、粘结剂PVDF按重量比 96.(h 2.0: 2.0加入一定量溶剂NMP中，混合并搅拌均匀，在搅拌过程中通过
7增加NMP的用量来调节混合物的粘度，从而得到正极涂布浆料A。
其次，将浆料A涂布于铝箔13的两面，形成较厚的膜片层11,并对箔片 进行冷压。
然后，将正极活性物质LiCo02、导电剂Super-P、粘结剂PVDF按重量比 96.0 : 2.0 : 2.0加入一定量溶剂NMP中，混合并搅拌均匀，在搅拌过程中通 过增加NMP的用量来调节混合物的粘度，从而得到正极涂布浆料B。将浆料B 涂布于膜片层ll上，形成较薄的膜片层12，涂布时保证膜片层12与膜片层11 具有不同的层间导电率，并对上述经过双层涂布的铝箔13进行冷压。
再次，将正极活性物质LiNiCoMn02 (镍钴锰)、导电剂Super-P、粘结剂 PVDF按重量比96.0: 2.0: 2.0加入一定量溶剂NMP中，混合并搅拌均匀，在 搅拌过程中通过增加NMP的用量来调节混合物的粘度，从而得到正极涂布浆料 C。将浆料C涂布于膜片层12上，形成更薄的膜片层14，涂布时保证膜片层14 具有与膜片层ll、 12都不同的层间导电率。
最后，对上述经过三层涂布的铝箔13进行冷压、分条、焊接，制成如图5 所示的正极极片。
由于正极极片的三层膜片层11、 12、 14分别具有不同的厚度和配方，因此 三者具有不同的层间导电率、孔隙率。当电池芯上发生不正常的内部短路时， 上述三层结构的膜片更不易从铝箔13上脱落，从而能够更有效地保护铝箔13， 对其起到阻隔作用，保证电池芯的安全。
需要说明的是在本发明的其他实施方式中，根据正极极片安全和厚度的 需要，可以通过与以上制备方法类似的步骤，对作为正极集流体的铝箔13或其 他箔材进行更多层的膜片涂布，每层膜片的厚度和位置可以结合需要自由调配， 只要这些膜片层的层间导电率不同，即可实现本发明的目的。
此外，上述膜片层的材料和配比都只是为了说明本发明而列举的，在本发 明的其他实施方式中，每层膜片层的正极活性物质、导电剂、粘结剂、溶剂等
8都可以替换为其他具有近似性能的材料，正极活性物质、导电剂、粘结剂的重
量比可以在94-97: 3-1.5: 3-1.5的范围内根据需要进行调整。
值得说明的是，本发明正极极片的多层膜片结构不仅提高了电池芯的安全 性能，而且由于孔隙率的可调整性，同样提高了电池芯的循环性能。将根据本 发明制备的正极极片应用于二次锂离子电池后，经过测试电池不仅安全性能 良好，而且在经过300次循环后，其电容量仍可达到90%以上，可见电池的循 环性能也有大幅提高。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述 实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式
，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保 护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为 了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
权利要求
1、一种二次锂离子电池的正极极片，包括正极集流体和双面涂布于正极集流体的膜片，其特征在于所述膜片包括至少两层膜片层，所述至少两层膜片层的构成材料或配比不同，具有不同的层间导电率。
2、 根据权利要求1所述的二次锂离子电池的正极极片，其特征在于所述 膜片层的层数为两层或三层。
3、 根据权利要求1或2所述的二次锂离子电池的正极极片，其特征在于 所述每一膜片层都包括正极活性物质，且任意两层膜片层的正极活性物质都不 相同。
4、 根据权利要求3所述的二次锂离子电池的正极极片，其特征在于所述 每一膜片层还包括导电剂和粘结剂，所有膜片层中的正极活性物质、导电剂、 粘结剂的重量比为94-97: 3-1.5: 3-1,5。
5、 根据权利要求4所述的二次锂离子电池的正极极片，其特征在于所述 每一膜片层中的正极活性物质、导电剂、粘结剂的重量比都为96众2.0: 2.0。
6、 根据权利要求5所述的二次锂离子电池的正极极片，其特征在于所述 每一膜片层的导电剂都为Super-P、粘结剂都为PVDF、正极活性物质则为 LiMn02 、 LiCo02和LiNiCoMn02中的 一种。
7、 根据权利要求6所述的二次锂离子电池的正极极片，其特征在于所述 每一膜片层都具有不同的厚度和孔隙率。
8、 一种二次锂离子电池正极极片的制备方法，其特征在于 将正极活性物质、导电剂和粘结剂按预定重量比加入适量溶剂中，混合并搅拌均勻，得到一种正极涂布浆料；将上述浆料涂布于作为正极集流体的箔材两面，形成第一层膜片层，并对 其进行冷压；将另 一种正极活性物质、导电剂和粘结剂按预定重量比加入适量溶剂中， 混合并搅拌均匀，得到另 一种正极涂布浆料；将上述另 一种浆料涂布于第 一层膜片层上，形成层间导电率不同于第 一层 膜片层的第二层膜片层，并对上述经过双层涂布的箔材进行冷压；以及对上述经过涂布的箔材进行分条、焊接，制成正极极片。
9、 根据权利要求8所述的二次锂离子电池正极极片的制备方法，其特征在 于在对所述经过涂布的箔材进行分条、焊接以前，还需进行以下步骤将第三种正极活性物质、导电剂和粘结剂按预定重量比加入适量溶剂中， 混合并搅拌均匀，得到第三种正极涂布浆料；以及将上述第三种浆料涂布于第二层膜片层上，形成层间导电率不同于第一、 第二层膜片层的第三层膜片层，并对上述经过三层涂布的箔材进行冷压。
10、 根据权利要求8或9所述的二次锂离子电池正极极片的制备方法，其 特征在于在配制每一种正极涂布浆料时，可以通过调节溶剂的用量来调节浆 料的粘度。
全文摘要
一种二次锂离子电池的正极极片，其包括正极集流体和双面涂布于正极集流体的膜片，所述膜片包括至少两层膜片层，所述至少两层膜片层的构成材料或配比不同，具有不同的层间导电率。本发明二次锂离子电池正极极片上的多层膜片层分别具有不同的层间导电率，因此即使电池芯上发生不正常的内部短路，多层结构的膜片也不易于从正极集流体上脱落，从而能更有效地保护集流体，保证电池芯的安全。
文档编号H01M4/02GK101635344SQ20081002972
公开日2010年1月27日 申请日期2008年7月24日 优先权日2008年7月24日
发明者凯 吴, 王岳利, 胡海波, 卫 陈 申请人:东莞新能源科技有限公司;东莞新能源电子科技有限公司