絕緣涂層組合物、絕緣涂層的制備方法、正極片和鋰離子電池與流程

本發明涉及材料領域，具體地，涉及絕緣涂層組合物、絕緣涂層的制備方法、正極片和鋰離子電池。

背景技術：

采用鋰離子動力電池的純電動車是目前新能源汽車的主力軍，而目前制約純電動汽車發展的兩大瓶頸是鋰離子電池的安全問題以及能量密度問題。為了進一步提高鋰離子動力電池的能量密度和改善鋰離子動力電池的性能，許多動力電池廠家采用卷繞式鋰離子電池生產工藝。但是卷繞式鋰離子電池的制備工藝涉及到極片沖切工藝，而用于沖切的模具隨著使用頻次的增加，其產生邊緣毛刺及掉料的風險也隨之增大。如果電池極片在沖切過程中出現毛刺，則會造成電池在充放電過程時出現正負極片膨脹而造成擠壓，進而出現毛刺或掉料刺穿隔膜并引發發生短路。

因此，提供一種能有效防止制得的鋰離子電池產生毛刺及掉料，大大提高制得的鋰離子電池的使用性能的絕緣涂層組合物、絕緣涂層的制備方法、正極片和鋰離子電池是本發明亟需解決的問題。

技術實現要素：

針對上述現有技術，本發明的目的在于克服現有技術中電池極片在沖切過程中出現毛刺，則會造成電池在充放電過程時出現正負極片膨脹而造成擠壓，進而出現毛刺或掉料刺穿隔膜并引發發生短路的問題，從而提供一種能有效防止制得的鋰離子電池產生毛刺及掉料，大大提高制得的鋰離子電池的使用性能的絕緣涂層組合物、絕緣涂層的制備方法、正極片和鋰離子電池。

為了實現上述目的，本發明提供了一種絕緣涂層組合物，其中，所述組合物包括絕緣材料、粘結劑和溶劑。

本發明還提供了一種絕緣涂層的制備方法，其中，所述絕緣涂層由上述所述的組合物制得。

本發明還提供了一種正極片，其中，所述正極片包括根據上述所述的制備方法制得的絕緣涂層。

本發明還提供了一種鋰離子電池，其中，所述鋰離子電池包括根據上述所述的正極片。

通過上述技術方案，本發明通過將絕緣材料、粘結劑和溶劑混合制得絕緣涂層，而后將上述制得的絕緣涂層與正極漿料和/或負極漿料同時涂覆于電池極片上，而后再對涂覆有此絕緣涂層的電池極片雛形予以沖切，通過這種方式沖切后得到的電池極片的毛刺及掉料情況能得到有效的控制，解決了制得的鋰離子電池容易出現短路的問題。

本發明的其他特征和優點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。

附圖說明

附圖是用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本發明，但并不構成對本發明的限制。在附圖中：

圖1是涂覆有絕緣涂層和正極漿料的鋁箔；

圖2是沖切后制得的正極片。

附圖標記說明

1-鋁箔 2-絕緣涂層

3-絕緣涂層與正極漿料重合部 4-正極漿料。

具體實施方式

以下對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。

本發明提供了一種絕緣涂層組合物，其中，所述組合物包括絕緣材料、粘結劑和溶劑。

上述設計通過將絕緣材料、粘結劑和溶劑混合制得絕緣涂層，而后將上述制得的絕緣涂層與正極漿料和/或負極漿料同時涂覆于電池極片上，而后再對涂覆有此絕緣涂層的電池極片雛形予以沖切，通過這種方式沖切后得到的電池極片的毛刺及掉料情況能得到有效的控制，解決了制得的鋰離子電池容易出現短路的問題。

所述絕緣材料、所述粘結劑和所述溶劑可以按照實際需要進行調節，例如，在本發明的一種優選的實施方式中，為了進一步提高制得的絕緣涂層的絕緣性能、粘結性能以及加工性能(例如，沖切性能等)，使得制得的絕緣涂層能更好地進行沖切，進一步降低沖切后的毛刺等問題，以所述組合物的總重量為基準，所述絕緣材料的含量為30重量％-50重量％，所述粘結劑的含量為2重量％-5重量％，所述溶劑的含量為48重量％-68重量％。

這里的絕緣材料可以為本領域常規使用的絕緣材料，例如，一種優選的實施方式中，所述絕緣材料可以選擇為陶瓷材料。當然，這里的陶瓷材料可以為本領域常規使用的陶瓷類型，例如，可以為碳化硅陶瓷、氮化硅陶瓷等，當然，更為優選的實施方式中，為了更好地防止極片沖切過程中出現毛刺和掉料現象，更好地對沖切的模具刀頭予以保護，提高模具刀頭使用壽命，所述絕緣材料可以進一步選擇為氧化鋁和/或勃姆石。通過使用氧化鋁和/或勃姆石，從而提高絕緣涂層整體的致密性、光潔度、冷熱疲勞性、斷裂韌性、抗蠕變性能和耐磨性能等。進一步優選地，所述氧化鋁和/或所述勃姆石的粒徑不大于1μm。

同樣地，這里的粘結劑可以為本領域常規使用的類型，例如，所述粘結劑可以選自聚乙烯醇、聚四氟乙烯、羧甲基纖維素鈉、聚烯烴類粘結劑和氟化橡膠等，當然，在本發明的一種更為優選的實施方式中，為了進一步提高制得的絕緣涂層在防止極片模切時出現毛刺以及掉料的作用，所述粘結劑可以進一步選擇為聚偏氟乙烯。

當然，為了更好地實現粘結性能，且提高制得的絕緣涂層在防止極片模切時出現毛刺以及掉料的作用，所述聚偏氟乙烯可以進一步限定為其特性黏度不低于2.2dl/g。

這里的溶劑也可以選擇為本領域常規使用的類型，例如，可以選擇為碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯等，當然，更為優選的實施方式中，所述溶劑可以進一步選擇為N-甲基吡咯烷酮。

本發明還提供了一種絕緣涂層的制備方法，其中，所述絕緣涂層由上述所述的組合物制得。所述制備方法可以為常規的混合，例如，直接進行攪拌混合等。

當然，一種更為優選的實施方式中，為了進一步提高制得的絕緣涂層在涂覆于鋰離子電池后的沖切性能，所述制備方法包括：

1)將粘結劑和第一部分溶劑混合，制得膠水；

2)將步驟1)中制得的膠水和絕緣材料混合，制得涂層雛料；

3)將步驟2)中制得的涂層雛料和第二部分溶劑混合，制得絕緣涂層；

其中，以所述溶劑的總重量為基準，所述第一部分溶劑的用量為80重量％-90重量％，所述第二部分溶劑的用量為10重量％-20重量％。

步驟1)中膠水可以在配置后直接進行使用，當然，在本發明的一種優選的實施方式中，為了使制得的絕緣涂層的加工性能更好，步驟1)中還可以包括將制得的膠水置于溫度為10-30℃的條件下放置120-300min。

進一步優選的實施方式中，步驟3)中還可以包括將制得的絕緣涂層過篩，且過篩的篩孔為120-150目。

混合過程可以為本領域常規使用的方式，例如，在一種優選的實施方式中，步驟1)中混合為攪拌混合，攪拌速率為1200-1500r/min，攪拌時間為120-180min；和/或

步驟2)中混合為攪拌混合，攪拌速率為1500-2000r/min，攪拌時間為240-360min；和/或

步驟3)中混合為攪拌混合，攪拌速率為1500-2000r/min，攪拌時間為30-60min。

本發明還提供了一種正極片，其中，所述正極片包括根據上述所述的制備方法制得的絕緣涂層。

當然，這里的正極片的制備方法可以具體如下：將絕緣涂層和正極漿料涂覆于正極金屬片表面；和/或將絕緣涂層和負極漿料涂覆于負極金屬片表面。即將絕緣涂層和漿料涂覆于金屬片表面，如圖1所示，為涂覆有絕緣涂層和正極漿料的鋁箔。

為了進一步使制得的正極片雛形和負極片雛形在沖切后毛刺及掉料情況更少，如圖2所示，所述絕緣涂層的厚度可以進一步選擇為3-8mm；且所述絕緣涂層和所述正極漿料重合部分的厚度為1-2mm(即圖1和圖2中附圖標記3的部分)，和/或所述絕緣涂層和所述負極漿料重合部分的厚度為1-2mm(即圖1和圖2中附圖標記3的部分)。

本發明還提供了一種鋰離子電池，其中，所述鋰離子電池包括根據上述所述的正極片。

以下將通過實施例對本發明進行詳細描述。以下實施例中，所述氧化鋁為市售粒徑不大于1μm的市售品，所述勃姆石為常規市售品，所述聚偏氟乙烯為牌號為5130的市售品，所述N-甲基吡咯烷酮為常規市售品。

制備例1

1)將2重量％的聚偏氟乙烯、60重量％的N-甲基吡咯烷酮置于合漿機中攪拌180min制得膠水；

2)將制得的膠水置于溫度為25℃的條件下放置300min熟化；

3)向上述熟化后的膠水中加入30重量％的氧化鋁后，攪拌300min制得涂層雛料；

4)向步驟3)中制得的涂層雛料中加入8重量％的N-甲基吡咯烷酮后攪拌均勻，制得混合物M1；

5)將步驟4)中制得的混合物M1過150目篩后，制得絕緣涂層A1。

制備例2

按照制備例1的制備方法進行制備，不同的是，用勃姆石替代所述氧化鋁，聚偏氟乙烯的用量為3重量％，勃姆石的用量為40重量％，步驟1)中N-甲基吡咯烷酮的用量為50重量％，步驟4)中N-甲基吡咯烷酮的用量為7重量％，制得絕緣涂層A2。

制備例3

按照制備例1的制備方法進行制備，不同的是，步驟3)中還加入勃姆石，聚偏氟乙烯的用量為5重量％，勃姆石的用量為25重量％，氧化鋁的用量為25重量％，步驟1)中N-甲基吡咯烷酮的用量為40重量％，步驟4)中N-甲基吡咯烷酮的用量為5重量％，制得絕緣涂層A3。

制備例4

將2重量％的聚偏氟乙烯、68重量％的N-甲基吡咯烷酮和30重量％的氧化鋁置于合漿機中攪拌180min后過150目篩后，制得絕緣涂層A4。

應用例1

將制備例1中制得的絕緣涂層A1和正極漿料通過擠壓涂布機同時涂敷在正極集流體鋁箔一面，絕緣涂層A1沿正極漿料邊緣涂布約5-6mm(即絕緣涂層的厚度為5-6mm)，并進行烘干，待烘干后，繼續涂覆正極集流體鋁箔的另一面。同時，保證正極漿料與絕緣涂層A1側邊的對齊度為0.5-1mm，制得正極片雛形。將上述制得的正極片雛形進行沖切，制得正極片B1。

應用例2

按照應用例1的制備方法進行制備，不同的是，使用的絕緣涂層為絕緣涂層A2，制得正極片B2。

應用例3

按照應用例1的制備方法進行制備，不同的是，使用的絕緣涂層為絕緣涂層A2，制得正極片B3。

應用例4

按照應用例1的制備方法進行制備，不同的是，使用的絕緣涂層為絕緣涂層A4，制得正極片B4。

對比例1

按照應用例1的制備方法進行制備，不同的是，不使用絕緣涂層A1，制得正極片D1。

測試例

分別檢測上述制得的B1-B3和D1的毛刺和掉料情況，同時將上述制得的B1-B3和D1按本領域常規方式組裝成鋰離子電池，檢測其循環壽命，得到的結果如表1所示。

表1

以上詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明并不限于上述實施方式中的具體細節，在本發明的技術構思范圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發明的保護范圍。

另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重復，本發明對各種可能的組合方式不再另行說明。

此外，本發明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發明的思想，其同樣應當視為本發明所公開的內容。