一种LATP涂层隔膜及具有LATP涂层隔膜的锂离子电池的制作方法

本发明涉及电池工艺，具体涉及一种latp涂层隔膜及具有latp涂层隔膜的锂离子电池。

背景技术：

1、锂离子电池具有能量密度高、工作电压高和循环寿命长等优点，被广泛应用于各种电子设备，电池隔膜作为锂离子电池的重要组成部分，主要起着传导锂离子和防止正、负极接触的作用，现有商业化的隔膜主要有常规的pe(聚乙烯)、pp(聚丙烯)、或pp/pe/pp隔膜等。

2、latp固态电解质是一种新型的固态离子传导材料，具有许多优异的性能，首先具有较高的离子导电率，远高于传统液态电解质，其次具有较宽的电化学窗口，能在多电位范围内稳定工作，此外还具有良好的化学稳定性和热稳定性，能在高温和复杂环境下长期稳定工作，随着电池应用越来越广泛，对其性能要求越来越高，普通的隔膜渐渐不能满足要求，因此亟需一种latp涂层隔膜及具有latp涂层隔膜的锂离子电池来解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种latp涂层隔膜及具有latp涂层隔膜的锂离子电池，以解决现有技术中的上述不足之处。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种latp涂层隔膜，包括latp磷酸钛铝锂涂层、基膜和陶瓷涂层，所述latp磷酸钛铝锂涂层为磷酸钛铝锂、导电剂和粘接剂组成，所述基膜包括pp聚丙烯保护层和pe聚乙烯薄膜层组成，所述pe聚乙烯薄膜层位于基膜中间，其两侧均设置有pp聚丙烯保护层，所述latp磷酸钛铝锂涂层设置在靠近锂电池正极的一侧，所述陶瓷涂层设置在靠近锂电池负极的一侧，所述基膜设置在latp磷酸钛铝锂涂层与陶瓷涂层之间，所述latp磷酸钛铝锂涂层不与锂电池负极直接接触。

4、优选地，所述latp磷酸钛铝锂涂层为复合结构，成分内包含的磷酸钛铝锂纳米颗粒、聚乙烯醇与聚氨酯组成的混合粘念剂和石墨烯导电剂，所述latp磷酸钛铝锂涂层厚度在1.5～3.5μm之间。

5、优选地，所述陶瓷涂层为三氧化二铝、勃母石、二氧化硅、氢氧化镁或氢氧化钙材质，所述陶瓷涂层厚度在1～1.5μm之间。

6、优选地，所述latp磷酸钛铝锂涂层内的磷酸钛铝锂纳米颗粒、石墨烯导电剂、聚乙烯醇与聚氨酯组成混合粘念剂按质量百分比计为85％～90％；2％～3.5％：10％～15％。

7、本发明还提供一种具有latp涂层隔膜的锂离子电池，本具有latp涂层隔膜的锂离子电池包括电池主体、阳极集流体、阴极集流体和所述的latp涂层隔膜。

8、优选地，所述阳极集流体的两侧设置有固态阳极，所述固态阳极的一侧设置有latp涂层隔膜，所述latp涂层隔膜的一侧设置有阴极，所述阴极的内部设置有阴极集流体。

9、优选地，所述阳极集流体为铜箔，所述阴极集流体为铝箔。

10、优选地，所述电池主体的内部设置有芯轴，所述阳极集流体、固态阳极、latp涂层隔膜、阴极集流体、阴极等呈多层结构套接在芯轴上，所述芯轴的下方设置有下绝缘片，所述下绝缘片的下方设置有下保护盖，所述芯轴的上方设置有正极帽，所述电池主体的侧包裹有塑料保护膜。

11、优选地，所述正极帽包括安全阀，所述安全阀的外围设置有压圈，所述安全阀的下方设置有上保护盖，所述上保护盖的下方设置有上绝缘片。

12、优选地，所述安全阀包括安全阀保护壳，所述安全阀保护壳的内部设置有泄压孔，所述泄压孔上方连接有泄压通道，所述泄压通道内设置有金属球，所述金属球的下方设置有弹簧，所述弹簧的下方焊接有固定块，所述泄压通道上方连接有排气口，所述排气口一端设置有滤水片，所述排气口的上方设置有盖板，所述安全阀保护壳的上方设置有密封胶圈

13、在上述技术方案中，本发明提供的一种latp涂层隔膜及具有latp涂层隔膜的锂离子电池，有益效果为：

14、(1)本latp涂层隔膜，在pp/pe/pp基膜两侧设置了latp磷酸钛铝锂涂层和陶瓷涂层，其中，latp具有较高的离子导电率，远高于传统液态电解质，其次具有较宽的电化学窗口，能在多电位范围内稳定工作，此外还具有良好的化学稳定性和热稳定性，能在高温和复杂环境下长期稳定工作，另外设置的陶瓷涂层进一步提高了本隔膜的耐热收缩性能和穿刺强度，且通过将陶瓷涂层设置在基膜位于锂电池负极的一侧，使得磷酸钛铝锂涂层不与锂电池负极直接接触，防止latp磷酸钛铝锂涂层与负极发生还原反应，避免活性锂减少，电池容量下降和电池内阻增加的问题，同时更高的穿刺强度，可以减少化学反应热，防止隔膜沿着针刺孔收缩，致使隔膜失效，规避了电池起火或爆炸的问题，有效提高电池的安全性。

15、(2)本具有latp涂层隔膜的锂离子电池，设置了latp涂层隔膜，由于隔膜导离子能力的提升，锂离子电池的放电倍率、热稳定性能和循环性能均得到有效提高，并且安全性和使用寿命也的到了提升。

16、(3)本具有latp涂层隔膜的锂离子电池，设置安全阀了，在电池正常的充放电过程中，产生气体的反应在电池中是不可避免的，随着充放电循环的进行，电池内累积的气体增多，造成电池内压上升，电池内压超过设定值后，安全阀内设置的金属球会被气压施压进而压缩弹簧，当弹簧被压缩时，金属球位置下降，暴露出排气口，电池内部气体通过排气口排放，电池内压下降，从而防止电池爆炸，且电池可继续使用，提升了电池的安全性、防爆性和使用寿命，具有推广应用价值。

技术特征：

1.一种latp涂层隔膜，包括latp磷酸钛铝锂涂层(1)、基膜(2)和陶瓷涂层(3)，其特征在于，所述latp磷酸钛铝锂涂层(1)为磷酸钛铝锂、导电剂和粘接剂组成，所述基膜(2)包括pp聚丙烯保护层(4)和pe聚乙烯薄膜层(5)组成，所述pe聚乙烯薄膜层(5)位于基膜(2)中间，所述pe聚乙烯薄膜层(5)两侧均设置有pp聚丙烯保护层(4)，所述latp磷酸钛铝锂涂层(1)设置在靠近锂电池正极的一侧，所述陶瓷涂层(3)设置在靠近锂电池负极的一侧，所述基膜(2)设置在latp磷酸钛铝锂涂层(1)与陶瓷涂层(3)之间，所述latp磷酸钛铝锂涂层(1)不与锂电池负极直接接触。

2.根据权利要求1所述的一种latp涂层隔膜，其特征在于，所述latp磷酸钛铝锂涂层(1)为复合结构，成分内包含的磷酸钛铝锂纳米颗粒、聚乙烯醇与聚氨酯组成的混合粘念剂和石墨烯导电剂，所述latp磷酸钛铝锂涂层(1)厚度在1.5～3.5μm之间。

3.根据权利要求1所述的一种latp涂层隔膜，其特征在于，所述陶瓷涂层(3)为三氧化二铝、勃母石、二氧化硅、氢氧化镁或氢氧化钙材质，所述陶瓷涂层(3)厚度在1～1.5μm之间。

4.根据权利要求1所述的一种latp涂层隔膜，其特征在于，所述latp磷酸钛铝锂涂层(1)内的磷酸钛铝锂纳米颗粒、石墨烯导电剂、聚乙烯醇与聚氨酯组成混合粘念剂按质量百分比计为85％～90％；2％～3.5％：10％～15％。

5.一种具有latp涂层隔膜的锂离子电池，其特征在于，包括电池主体(6)、阳极集流体(7)、阴极集流体(8)和权利要求1-4任意一项所述的latp涂层隔膜(9)。

6.根据权利要求5所述的一种具有latp涂层隔膜的锂离子电池，其特征在于，所述阳极集流体(7)的两侧设置有固态阳极(10)，所述固态阳极的一侧设置有latp涂层隔膜(9)，所述latp涂层隔膜(9)的一侧设置有阴极(11)，所述阴极(11)的内部设置有阴极集流体(8)。

7.根据权利要求5所述的一种具有latp涂层隔膜的锂离子电池，其特征在于，所述阳极集流体(7)为铜箔，所述阴极集流体(8)为铝箔。

8.根据权利要求5所述的一种具有latp涂层隔膜的锂离子电池，其特征在于，所述电池主体(6)的内部设置有芯轴(12)，所述阳极集流体(7)、固态阳极(10)、latp涂层隔膜(9)、阴极集流体(8)、阴极(11)等呈多层结构套接在芯轴(12)上，所述芯轴(12)的下方设置有下绝缘片(13)，所述下绝缘片(13)的下方设置有下保护盖(14)，所述芯轴(12)的上方设置有正极帽(15)，所述电池主体(6)的侧包裹有塑料保护膜(16)。

9.根据权利要求8所述的一种具有latp涂层隔膜的锂离子电池，其特征在于，所述正极帽(15)包括安全阀(17)，所述安全阀(17)的外围设置有压圈(18)，所述安全阀(17)的下方设置有上保护盖(19)，所述上保护盖(19)的下方设置有上绝缘片(20)。

10.根据权利要求9所述的一种具有latp涂层隔膜的锂离子电池，其特征在于，所述安全阀(17)包括安全阀保护壳(21)，所述安全阀保护壳(21)的内部设置有泄压孔(22)，所述泄压孔(22)上方连接有泄压通道(23)，所述泄压通道(23)内设置有金属球(24)，所述金属球(24)的下方设置有弹簧(25)，所述弹簧(25)的下方焊接有固定块(26)，所述泄压通道(23)上方连接有排气口(27)，所述排气口(27)一端设置有滤水片(28)，所述排气口(27)的上方设置有盖板(29)，所述安全阀保护壳(21)的上方设置有密封胶圈(30)。

技术总结
本发明公开了一种LATP涂层隔膜及具有LATP涂层隔膜的锂离子电池，包括LATP磷酸钛铝锂涂层、基膜和陶瓷涂层，LATP磷酸钛铝锂涂层为磷酸钛铝锂、导电剂和粘接剂组成，所述基膜包括PP聚丙烯保护层和PE聚乙烯薄膜层组成，所述PE聚乙烯薄膜层位于基膜中间，其两侧均设置有PP聚丙烯保护层，所述LATP磷酸钛铝锂涂层设置在靠近锂电池正极的一侧，所述陶瓷涂层设置在靠近锂电池负极的一侧，所述基膜设置在LATP磷酸钛铝锂涂层与陶瓷涂层之间，所述LATP磷酸钛铝锂涂层不与锂电池负极直接接触，由于隔膜导离子能力的提升，锂离子电池的放电倍率、热稳定性能和循环性能均得到有效提高，并且安全性和使用寿命也的到了提升。

技术研发人员：肖兴立,陈吉,胡利英,刘迪华,刘海鹏
受保护的技术使用者：湖南幸福时代新能源有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/12