CN106299331A - 包含钛酸锂涂层的锂离子电池正极片及其制备方法和锂离子电池 - Google Patents

包含钛酸锂涂层的锂离子电池正极片及其制备方法和锂离子电池 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种包含钛酸锂涂层的锂离子电池正极片及其制备方法和锂离子电池，其中，包含钛酸锂涂层的锂离子电池正极片，包括集流体、形成于集流体表面的正极材料层及形成于正极材料层表面的钛酸锂涂层，所述钛酸锂涂层厚度为0.1-30μm，所述钛酸锂涂层包含比重为80％-98％的钛酸锂、0.5％-10％的粘结剂和0.5％-10％的导电剂；本发明技术方案能够在保证锂离子电池电性能前提下，提高锂离子电池安全性能。

Description

包含钛酸锂涂层的锂离子电池正极片及其制备方法和锂离子电池
技术领域
本发明涉及锂离子电池制造领域，特别涉及一种包含钛酸锂涂层的锂离子电池正极片及其制备方法和锂离子电池。
背景技术
锂离子电池是一种新型绿色、高能电源，它主要依靠锂离子在高氧化性正极和强还原性负极之间的可逆循环移动来实现对外供电；其具备工作电压高，能量密度大，工作温度范围宽，充放电平台稳定等优点。
锂离子电池作为高能电源在短路、过充、热冲击等滥用的情况下容易引发热失控，导致电池燃烧或***，因此安全问题已成为制约锂离子电池大型化、高能化方向发展的主要障碍。锂离子电池安全问题的主要原因是内部短路造成的，即电池的正负极片直接进行接触。因此在不降低电池的能量密度的前提下，降低正极和负极之间反应的剧烈程度，成为保证锂离子电池电性能前提下提高其安全性能的主要途径。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种包含钛酸锂涂层的锂离子电池正极片，旨在保证锂离子电池电性能前提下，提高其安全性能。
为实现上述目的，本发明提出的包含钛酸锂涂层的锂离子电池正极片，包括集流体、形成于集流体表面的正极材料层及形成于正极材料层表面的钛酸锂涂层。
优选地，所述钛酸锂涂层厚度为0.1-30μm，所述钛酸锂涂层包含比重为80％-98％的钛酸锂、0.5％-10％的粘结剂和0.5％-10％的导电剂。
优选地，所述钛酸锂涂层厚度为2-6μm，所述钛酸锂涂层包含比重为87％-93％的钛酸锂、4％-10％的粘结剂和3％-7％的导电剂。
优选地，所述钛酸锂为纯钛酸锂、经过包覆的钛酸锂或金属及非金属掺杂改性的钛酸锂；所述粘结剂为PVDF、PVDF-HFP、SBR、CMC、PVA、PMMA、PAN和明胶中的至少一种；所述导电剂为石墨、乙炔黑、气相碳纤维、碳纳米管和石墨烯中的至少一种。
优选地，所述正极材料层包含比重为80％-98％的正极材料、0.5％-10％的粘结剂和0.5％-10％的导电剂；所述正极材料为钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰三元材料、镍钴二元材料、磷酸铁锂、磷酸锰锂、富锂锰基固溶体和镍锰二元材料中至少一种；所述粘结剂为PVDF、PVDF-HFP、SBR、CMC、PVA、PMMA、PAN和明胶中的至少一种；所述导电剂为石墨、乙炔黑、气相碳纤维、碳纳米管和石墨烯中的至少一种。
优选地，所述集流体上设有极耳，所述集流体为铝箔/网、不锈钢箔/网、铜箔/网或镀镍铜箔/网，所述集流体厚度在5μm-50μm之间；所述极耳为铝极耳、镍极耳、铜镍复合带或铜镀镍极耳，所述极耳厚度在0.06mm-0.6mm之间。
本发明还提供一种上述包含钛酸锂涂层的锂离子电池正极片的制备方法，包括：
在集流体表面涂覆形成正极材料层，制得电池正极片；
将钛酸锂、粘结剂和导电剂按所述钛酸锂涂层中的含量比例加入溶剂中，搅拌均匀制得钛酸锂浆料；
将钛酸锂浆料均匀涂覆到电池正极片的正极材料层的表面上，烘干后，制得包含钛酸锂涂层的锂离子电池正极片，在钛酸锂浆料涂覆到正极材料层的表面之前和/或在钛酸锂浆料涂覆到正极材料层的表面且烘干之后，对电池正极片进行辊压。
优选地，所述在集流体表面涂覆形成正极材料层，制得电池正极片的步骤具体包括：将正极材料、粘结剂和导电剂按照所述正极材料层的含量比例加入溶剂中，搅拌均匀制得正极浆料；将正极浆料均匀涂覆在集流体表面，烘干后，在集流体表面形成正极材料层。
优选地，所述将正极材料、粘结剂和导电剂按照所述正极材料层的含量比例加入溶剂中，搅拌均匀制得正极浆料的步骤具体包括：将正极材料、粘结剂和导电剂按照所述正极材料层的含量比例加入溶剂中，在双行星搅拌分散机中用公转5-50r/min、自转400-5000r/min的搅拌速度下搅拌均匀制得搅拌均匀制得正极浆料；
所述将正极浆料均匀涂覆在集流体表面，烘干后，在集流体表面形成正极材料层的步骤中，烘干温度为80-120℃；
所述将钛酸锂、粘结剂和导电剂按所述钛酸锂涂层中的含量比例加入溶剂中，搅拌均匀制得钛酸锂浆料的步骤具体包括：将钛酸锂、粘结剂和导电剂按所述钛酸锂涂层中的含量比例加入溶剂中，在双行星搅拌分散机中用公转5-50r/min、自转400-5000r/min的搅拌速度下搅拌均匀制得钛酸锂浆料；
所述将钛酸锂浆料均匀涂覆到电池正极片的正极材料层的表面上，烘干后，制得包含钛酸锂涂层的锂离子电池正极片的步骤中，烘干温度为80-120℃；
所述在钛酸锂浆料涂覆到正极材料层的表面之前和/或在钛酸锂浆料涂覆到正极材料层的表面且烘干之后，对电池正极片进行辊压的步骤中，所述辊压的压实密度在2-4.5g/cm3之间。
本发明还提供一种锂离子电池，包括上述的包含钛酸锂涂层的锂离子电池正极片。
本发明技术方案通过在正极材料层表面涂覆形成一层钛酸锂涂层，利用钛酸锂材料的安全性能好、锂离子扩散系数高，充放电过程中体积不发生变化以及充电状态下电位低、氧化性小等特点，来提高锂离子电池安全性和电性能；由包含钛酸锂涂层的正电极片组装成的锂离子电池不仅内阻小，倍率性能好，自放电小，安全性能高且循环寿命长。
附图说明
图1为本发明包含钛酸锂涂层的锂离子电池正极片的剖面结构示意图；
图2为本发明包含钛酸锂涂层的锂离子电池正极片的制备方法的流程图；
图3为本发明的锂离子电池实施例1与对比例1的短路表面温度曲线图；
图4为本发明的锂离子电池实施例1与对比例1的过充表面温度曲线图；
图5为本发明的锂离子电池实施例1与对比例1的自放电K值的箱线图；
图6为本发明的锂离子电池实施例1与对比例1的循环寿命曲线对比图。
附图标号说明：
集流体20 正极材料层40 钛酸锂涂层60
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例就本发明的技术方案做进一步的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提出一种包含钛酸锂涂层的锂离子电池正极片。
参照图1，图1为本发明包含钛酸锂涂层的锂离子电池正极片的剖面结构示意图。
在本发明中，该包含钛酸锂涂层的锂离子电池正极片包括集流体20、形成于集流体20表面的正极材料层40及形成于正极材料层40表面的钛酸锂涂层60。
由于钛酸锂为零应变材料，循环性能好、锂离子扩散系数高、对锂电位较高、安全性能好，因此，将其作为涂覆材料不仅内阻小，具有电化学活性(理论克容量为175mAh/g)，而且可以降低正负极片之间的反应程度，增强锂离子电池的安全性；钛酸锂配合适量的导电剂和粘结涂覆于正极材料层40表面形成钛酸锂涂层60，由于粘结剂的作用且正极材料膨胀率小，钛酸锂涂层60不易脱落；将合理厚度的钛酸锂涂层60设置在高氧化性正材材料和负极之间，增加了一层缓冲层，极大的提高了锂离子电池的安全性，同时降低了自放电率。
所述钛酸锂涂层60厚度为0.1-30μm，所述钛酸锂涂层60包含比重为80％-98％的钛酸锂、0.5％-10％的粘结剂和0.5％-10％的导电剂；优选地，所述钛酸锂涂层60包含比重为87％-93％的钛酸锂、4％-10％的粘结剂和3％-7％的导电剂。通过对粘结剂、导电剂和钛酸锂含量的进行合理选择能够达到较佳的粘合效果、电性能和缓冲效果；优选地，本实施例中所述钛酸锂涂层60厚度为2-6μm。钛酸锂涂层60厚度设置得太薄不能够达到很好的缓冲效果，设置得太厚则降低正极片压实密度和电池的容量。
进一步地，本实施例中，所述钛酸锂可以为纯钛酸锂，经过碳、金属氧化物(Al2O3、ZrO2、TiO2、MgO、ZnO等)、金属磷酸盐(FePO3、AlPO3等)包覆的钛酸锂或金属元素(Mg、Al、Fe、Zr、Cr、Ni、Cu、La等)及非金属元素(F、N、P、S、C等)掺杂改性的钛酸锂；使用所述粘结剂用于为钛酸锂涂层60提供粘结性能，其可以为PVDF(polyvinylidene fluoride，聚偏氟乙烯)、PVDF-HFP(polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene，聚偏氟乙烯-六氟丙烯)、SBR(styrene butadiene rubber，丁苯橡胶橡胶)、CMC(sodiumsalt of caboxy methyl cellulose，羧甲基纤维素钠)、PVA((polyvinyl alcohol，聚乙烯醇)、PMMA(polymethyl methacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)、PAN(polyacrylonitrile，聚丙烯腈)和明胶中的至少一种，优选的，所述粘结剂为PVDF；所述导电剂用于调节所述钛酸锂涂层60的导电性能，其可以为石墨、乙炔黑、气相碳纤维、碳纳米管和石墨烯中的至少一种，优选地，所述导电剂为乙炔黑。
进一步地，所述正极材料层40包含比重为80％-98％的正极材料、0.5％-10％的粘结剂和0.5％-10％的导电剂；所述正极材料为钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰三元材料、镍钴二元材料、磷酸铁锂、磷酸锰锂、富锂锰基固溶体和镍锰二元材料中至少一种；所述粘结剂为PVDF、PVDF-HFP、SBR、CMC、PVA、PMMA、PAN和明胶中的至少一种；所述导电剂为石墨、乙炔黑、气相碳纤维、碳纳米管和石墨烯中的至少一种。所述正极材料层40的正极材料是正极的活性物质，粘结剂用于保证正极材料层40的粘结性能，导电剂用于调节所述正极材料层40的导电性能，通过含量的优选所述正极材料层40能够达到较佳的粘合效果和电性能。
所述集流体20的功用主要是将电池活性物质产生的电流汇集起来以便形成较大的电流对外输出，因此集流体20应与活性物质充分接触，并且内阻应尽可能小为佳，可以设置极耳导出电流，并对集流体20的材料和厚薄进行适当的选择。因此，进一步地，所述集流体20上设有极耳，所述集流体20为铝箔/网、不锈钢箔/网、铜箔/网或镀镍铜箔/网，所述集流体20厚度在5μm-50μm之间；所述极耳为铝极耳、镍极耳、铜镍复合带或铜镀镍极耳，所述极耳厚度在0.06mm-0.6mm之间。
进一步结合图1和图2，本发明还提出一种上述包含钛酸锂涂层的锂离子电池正极片的制备方法，包括：
步骤S10；在集流体20表面涂覆形成正极材料层40，制得电池正极片。
其中正极材料层40形成于集流体20的正反两个表面上，在本步骤中，将正极材料、粘结剂和导电剂按照上述正极材料层40的含量比例加入溶剂中，搅拌均匀制得正极浆料；将正极浆料均匀涂覆在集流体20表面，烘干后，在集流体20表面形成正极材料层40；其中，所述溶剂可以为N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、丙酮、甲乙酮、环己酮、乙醇、丙二醇、水和甲苯中的至少一种；在正极浆料均匀涂覆在集流体20表面进行烘干时，烘干温度为80-120℃，具体温度根据溶剂的性质进行合理选择。
实际操作中，可以通过以下具体工艺完成正极浆料制备；将正极材料、粘结剂和导电剂按照所述正极材料层40的含量比例加入溶剂中，在双行星搅拌分散机中用公转5-50r/min、自转400-5000r/min的搅拌速度下搅拌均匀制得搅拌均匀制得正极浆料。
步骤S20；将钛酸锂、粘结剂和导电剂按所述钛酸锂涂层60中的含量比例加入溶剂中，搅拌均匀制得钛酸锂浆料。
本步骤中，通过合理比例的钛酸锂、粘结剂和导电剂制备钛酸锂浆料，在正极材料层40的表面上涂覆形成钛酸锂涂层60，实际操作可以按下述工艺进行，将钛酸锂、粘结剂和导电剂按所述钛酸锂涂层60中的含量比例加入溶剂中，在双行星搅拌分散机中用公转5-50r/min、自转400-5000r/min的搅拌速度下搅拌均匀制得钛酸锂浆料；其中，所述溶剂可以为N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、丙酮、甲乙酮、环己酮、乙醇、丙二醇、水和甲苯中的至少一种。
步骤S30；将钛酸锂浆料均匀涂覆到电池正极片的正极材料层40的表面上，烘干后，制得包含钛酸锂涂层60的锂离子电池正极片，在钛酸锂浆料涂覆到正极材料层40的表面之前和/或在钛酸锂浆料涂覆到正极材料层的表面且烘干之后，对电池正极片进行辊压。
本步骤中，钛酸锂浆料均匀涂覆到电池正极片的正极材料层的表面后进行烘干时，烘干温度为80-120℃，具体温度根据溶剂的性质进行合理选择；为了使得正极材料与集流体20贴合更紧密，需要进行辊压，可以在涂覆钛酸锂涂层60之前进行辊压或在涂覆钛酸锂涂层60之后辊压，也可以在涂覆钛酸锂涂层60之前和之后都进行辊压，辊压也有利于钛酸锂涂层60与正极材料层40贴合效果。具体操作可以是将钛酸锂浆料均匀涂覆到辊压后的电池正极片的正极材料层40的表面上，烘干后，再次辊压或不辊压制得包含钛酸锂涂层60的锂离子电池正极片；或是将钛酸锂浆料均匀涂覆到未辊压的电池正极片的正极材料层40的表面上，烘干后辊压制得包含钛酸锂涂层60的锂离子电池正极片。
其中，所述辊压的压实密度在2-4.5g/cm3之间。通过控制压实密度，能够很好的保证集流体20、正极材料层40、钛酸锂涂层60互相的粘结效果，防止正极材料层40或钛酸锂涂层60剥落掉粉，提升正极片的可靠性。
进一步地，所述包含钛酸锂涂层的锂离子电池正极片的制备方法还可以包括：步骤S40；将所述极耳焊接到所述集流体20上。
本发明还提供一种锂离子电池，包括上述的包含钛酸锂涂层的锂离子电池正极片。
兹将本发明实施例详细说明如下，但本发明并非局限在实施例范围。
实施例1；
取42g聚偏氟乙烯粘结剂、50g乙炔黑导电剂与2kg钴酸锂，加入N-甲基吡咯烷酮中，以公转30r/min、自转2500r/min的转速高速搅拌分散制得正极浆料，将正极浆料涂布在铝箔上，在80～120℃条件下烘干得到电池正极片；然后取15g聚偏氟乙烯粘结剂、10g乙炔黑导电剂与200g钛酸锂，加入N-甲基吡咯烷酮中，以公转30r/min、自转2500r/min的转速高速搅拌分散均匀后，均匀涂覆在钴酸锂层表面上，在80～120℃条件下烘干，经过对辊后，在铝箔上焊接极耳即得到实施例1的包含钛酸锂涂层的锂离子电池正极片，压实密度为3.9g/cm3，涂层厚度约为3微米。所述实施例1的包含钛酸锂涂层的锂离子电池正极片经过卷绕、注液后组装成实施例1的锂离子电池。
对比例1；
取42g聚偏氟乙烯粘结剂、50g乙炔黑导电剂与2kg钴酸锂，加入N-甲基吡咯烷酮中，以公转30r/min、自转2500r/min的转速高速搅拌分散，将制得的浆料涂布在铝箔上，在80～120℃条件下烘干，经过对辊后，在铝箔上焊接极耳得到锂离子电池正极片，压实密度为3.9g/cm3。所述对比例1的锂离子电池正极片经过卷绕、注液后组装成对比例1的锂离子电池。
实施例2；
取42g聚偏氟乙烯粘结剂、50g乙炔黑导电剂与2kg钴酸锂，加入N-甲基吡咯烷酮中，以公转30r/min、自转2500r/min的转速高速搅拌分散制得正极浆料，将正极浆料涂布在铝箔上，在80～120℃条件下烘干得到电池正极片；对烘干后的电池正极片进行对辊，压实密度控制在3.9g/cm3；然后取15g聚偏氟乙烯粘结剂、10g乙炔黑导电剂与200g钛酸锂，加入N-甲基吡咯烷酮中，以公转30r/min、自转2500r/min的转速高速搅拌分散均匀后，均匀涂覆在钴酸锂层表面上，在80～120℃条件下烘干，在铝箔上焊接极耳即得到实施例2的包含钛酸锂涂层的锂离子电池正极片，涂层厚度约为3微米。所述实施例2的包含钛酸锂涂层的锂离子电池正极片经过卷绕、注液后组装成实施例2的锂离子电池。
实施例3；
取42g聚偏氟乙烯粘结剂、50g乙炔黑导电剂与2kg三元材料，加入N-甲基吡咯烷酮中，以公转30r/min、自转3000r/min的转速高速搅拌分散制得正极浆料，将正极浆料涂布在铝箔上，在80～120℃条件下烘干得到电池正极片；然后取15g聚偏氟乙烯粘结剂、10g乙炔黑导电剂与200g钛酸锂，加入N-甲基吡咯烷酮中，以公转30r/min、自转2500r/min的转速高速搅拌分散均匀后，均匀涂覆在三元材料层表面上，在80～130℃条件下烘干，经过对辊后，在铝箔上焊接极耳即得到实施例3的包含钛酸锂涂层的锂离子电池正极片，压实密度为3.3g/cm3，涂层厚度约为4微米。所述实施例3的包含钛酸锂涂层的锂离子电池正极片经过卷绕、注液后组装成实施例3的锂离子电池。
实施例4；
取42g聚偏氟乙烯粘结剂、50g乙炔黑导电剂与2kg三元材料，加入N-甲基吡咯烷酮中，以公转30r/min、自转3000r/min的转速高速搅拌分散制得正极浆料，将正极浆料涂布在铝箔上，在80～120℃条件下烘干得到电池正极片；对烘干后的电池正极片半成进行对辊，压实密度控制在3.4g/cm3；然后取15g聚偏氟乙烯粘结剂、10g乙炔黑导电剂与200g钛酸锂，加入N-甲基吡咯烷酮中，以公转30r/min、自转2500r/min的转速高速搅拌分散均匀后，均匀涂覆在三元材料层表面上，在80～130℃条件下烘干，在铝箔上焊接极耳即得到实施例4的包含钛酸锂涂层的锂离子电池正极片，涂层厚度约为4微米。所述实施例4的包含钛酸锂涂层的锂离子电池正极片经过卷绕、注液后组装成实施例4的锂离子电池。
实施例5；
取100g聚偏氟乙烯粘结剂、20g乙炔黑导电剂与2kg锰酸锂，加入N-甲基吡咯烷酮中，以公转20r/min、自转3000r/min的转速高速搅拌分散制得正极浆料，将正极浆料涂布在铝箔上，在80～120℃条件下烘干得到电池正极片；然后取15g聚偏氟乙烯粘结剂、10g乙炔黑导电剂与200g钛酸锂，均匀分散在N-甲基吡咯烷酮中，高速搅拌分散后，均匀涂覆在锰酸锂层表面上，在80～110℃条件下烘干，经过对辊后，在铝箔上焊接极耳即得到实施例5的包含钛酸锂涂层的锂离子电池正极片，涂层厚度约为2微米。所述实施例5的包含钛酸锂涂层的锂离子电池正极片经过卷绕、注液后组装成实施例5的锂离子电池。
实施例6；
取42g聚偏氟乙烯粘结剂、50g乙炔黑导电剂与2kg钴酸锂，加入N-甲基吡咯烷酮中，以公转30r/min、自转2500r/min的转速高速搅拌分散制得正极浆料，将正极浆料涂布在铝箔上，在80～120℃条件下烘干得到电池正极片；对烘干后的电池正极片进行对辊，压实密度控制在3.9g/cm3；然后取11g聚偏氟乙烯和4gPVA粘结剂、15g碳纳米管导电剂与200gAl3+掺杂钛酸锂，加入乙醇和水的混合溶剂中，以公转30r/min、自转2500r/min的转速高速搅拌分散均匀后，均匀涂覆在钴酸锂层表面上，在80～120℃条件下烘干，在铝箔上焊接极耳即得到实施例6的包含钛酸锂涂层的锂离子电池正极片，涂层厚度约为3.5微米。所述实施例6的包含钛酸锂涂层的锂离子电池正极片经过卷绕、注液后组装成实施例6的锂离子电池。
实施例7；
取42g聚偏氟乙烯粘结剂、50g乙炔黑导电剂与2kg钴酸锂，加入N-甲基吡咯烷酮中，以公转30r/min、自转2500r/min的转速高速搅拌分散制得正极浆料，将正极浆料涂布在铝箔上，在80～120℃条件下烘干得到电池正极片；然后取6g明胶粘结剂、4g石墨烯导电剂与200g碳包覆钛酸锂，加入N-甲基吡咯烷酮和丙酮的混合溶剂中，以公转30r/min、自转2500r/min的转速高速搅拌分散均匀后，均匀涂覆在钴酸锂层表面上，在80～120℃条件下烘干，然后进行对辊，压实密度为3.85g/cm3，钛酸锂涂层厚度为2.5微米，在铝箔上焊接极耳即得到实施例7的包含钛酸锂涂层的锂离子电池正极片。所述实施例7的包含钛酸锂涂层的锂离子电池正极片经过卷绕、注液后组装成实施例7的锂离子电池。
实施例8；
取42g聚偏氟乙烯粘结剂、50g乙炔黑导电剂与2kg钴酸锂，加入N-甲基吡咯烷酮中，以公转30r/min、自转2500r/min的转速高速搅拌分散制得正极浆料，将正极浆料涂布在不锈钢网上，在80～120℃条件下烘干得到电池正极片；对烘干后的电池正极片进行对辊，压实密度控制在3.9g/cm3；然后取8g聚偏氟乙烯粘结剂、8g碳纳米管电剂与200g钛酸锂，加入N-甲基吡咯烷酮中，以公转30r/min、自转2500r/min的转速高速搅拌分散均匀后，均匀涂覆在钴酸锂层表面上，在80～120℃条件下烘干，在不锈钢网上焊接极耳即得到实施例8的包含钛酸锂涂层的锂离子电池正极片，涂层厚度约为3.3微米。所述实施例8的包含钛酸锂涂层的锂离子电池正极片经过卷绕、注液后组装成实施例8的锂离子电池。
按照GB/T 18287-2000对上述锂离子电池测试电池短路、过充的安全性能，K值和容量保持率，其中电池过充测试为3C/4.8V过充测试；K值为单位时间内的电池的电压降；容量保持率为1C循环500周后的容量保持率。测试结果如表1所示。
表1
同时，请参阅图3至6，图中标示的常规极片为对比例1制备的锂离子电池正极片；图中标示的含钛酸锂涂层极片为实施例1制备的含钛酸锂涂层的锂离子电池正极片。图3为对比例1的锂离子电池和实施例1的锂离子电池正极片组装的锂离子电池按照GB/T 18287-2000进行短路测试，得到的短路表面温度曲线图；图4为对比例1的锂离子电池和实施例1制备的锂离子电池按照GB/T 18287-2000进行3C/4.8V过充测试，得到的过充表面温度曲线图；图5为对比例1的锂离子电池和实施例1的锂离子电池进行K值测试，得到的自放电K值的箱线图；图6为为对比例1制备的锂离子电池和实施例1的锂离子电池进行循环寿命测试，得到的循环寿命曲线对比图。
由表1和图3至图6的测试数据可以知道，和常规的正极片组装的锂离子电池相比，本发明的含钛酸锂涂层的锂离子电池正极片组装的锂离子电池，过充、短路时表面温度上升缓慢，且温度较低，安全性能明显提高；且自自放电K值较低、电池容量保持率高，有利于延长锂离子电池的使用寿命。
应当说明的是，本发明的各个实施例的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域的技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种包含钛酸锂涂层的锂离子电池正极片，其特征在于，包括集流体、形成于集流体表面的正极材料层及形成于正极材料层表面的钛酸锂涂层。
2.如权利要求1所述的包含钛酸锂涂层的锂离子电池正极片，其特征在于，所述钛酸锂涂层厚度为0.1-30μm，所述钛酸锂涂层包含比重为80％-98％的钛酸锂、0.5％-10％的粘结剂和0.5％-10％的导电剂。
3.如权利要求2所述的包含钛酸锂涂层的锂离子电池正极片，其特征在于，所述钛酸锂涂层厚度为2-6μm，所述钛酸锂涂层包含比重为87％-93％的钛酸锂、4％-10％的粘结剂和3％-7％的导电剂。
4.如权利要求2或3中任一项所述的包含钛酸锂涂层的锂离子电池正极片，其特征在于，所述钛酸锂为纯钛酸锂、经过包覆处理的钛酸锂或金属及非金属掺杂改性的钛酸锂；所述粘结剂为PVDF、PVDF-HFP、SBR、CMC、PVA、PMMA、PAN和明胶中的至少一种；所述导电剂为石墨、乙炔黑、气相碳纤维、碳纳米管和石墨烯中的至少一种。
5.如权利要求1所述的包含钛酸锂涂层的锂离子电池正极片，其特征在于，所述正极材料层包含比重为80％-98％的正极材料、0.5％-10％的粘结剂和0.5％-10％的导电剂；所述正极材料为钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰三元材料、镍钴二元材料、磷酸铁锂、磷酸锰锂、富锂锰基固溶体和镍锰二元材料中至少一种；所述粘结剂为PVDF、PVDF-HFP、SBR、CMC、PVA、PMMA、PAN和明胶中的至少一种；所述导电剂为石墨、乙炔黑、气相碳纤维、碳纳米管和石墨烯中的至少一种。
6.如权利要求5所述的包含钛酸锂涂层的锂离子电池正极片，其特征在于，所述集流体上设有极耳，所述集流体为铝箔/网、不锈钢箔/网、铜箔/网或镀镍铜箔/网，所述集流体厚度在5μm-50μm之间；所述极耳为铝极耳、镍极耳、铜镍复合带或铜镀镍极耳，所述极耳厚度在0.06mm-0.6mm之间。
7.一种如权利要求1至6中任一项所述包含钛酸锂涂层的锂离子电池正极片的制备方法，其特征在于，包括：
在集流体表面涂覆形成正极材料层，制得电池正极片；
将钛酸锂、粘结剂和导电剂按所述钛酸锂涂层中的含量比例加入溶剂中，搅拌均匀制得钛酸锂浆料；
将钛酸锂浆料均匀涂覆到电池正极片的正极材料层的表面上，烘干后，制得包含钛酸锂涂层的锂离子电池正极片，在钛酸锂浆料涂覆到正极材料层的表面之前和/或在钛酸锂浆料涂覆到正极材料层的表面且烘干之后，对电池正极片进行辊压。
8.如权利要求7所述的包含钛酸锂涂层的锂离子电池正极片的制备方法，其特征在于：
所述在集流体表面涂覆形成正极材料层，制得电池正极片的步骤具体包括：将正极材料、粘结剂和导电剂按照权利要求5中所述正极材料层的含量比例加入溶剂中，搅拌均匀制得正极浆料；将正极浆料均匀涂覆在集流体表面，烘干后，在集流体表面形成正极材料层。
9.如权利要求8所述的包含钛酸锂涂层的锂离子电池正极片的制备方法，其特征在于：
所述将正极材料、粘结剂和导电剂按照所述正极材料层的含量比例加入溶剂中，搅拌均匀制得正极浆料的步骤具体包括：将正极材料、粘结剂和导电剂按照所述正极材料层的含量比例加入溶剂中，在双行星搅拌分散机中用公转5-50r/min、自转400-5000r/min的搅拌速度下搅拌均匀制得搅拌均匀制得正极浆料；
所述将正极浆料均匀涂覆在集流体表面，烘干后，在集流体表面形成正极材料层的步骤中，烘干温度为80-120℃；
所述将钛酸锂、粘结剂和导电剂按所述钛酸锂涂层中的含量比例加入溶剂中，搅拌均匀制得钛酸锂浆料的步骤具体包括：将钛酸锂、粘结剂和导电剂按所述钛酸锂涂层中的含量比例加入溶剂中，在双行星搅拌分散机中用公转5-50r/min、自转400-5000r/min的搅拌速度下搅拌均匀制得钛酸锂浆料；
所述将钛酸锂浆料均匀涂覆到电池正极片的正极材料层的表面上，烘干后，制得包含钛酸锂涂层的锂离子电池正极片的步骤中，烘干温度为80-120℃；
所述在钛酸锂浆料涂覆到正极材料层的表面之前和/或在钛酸锂浆料涂覆到正极材料层的表面且烘干之后，对电池正极片进行辊压的步骤中，所述辊压的压实密度在2-4.5g/cm3之间。
10.一种锂离子电池，其特征在于，包括如权利要求1-6所述的包含钛酸锂涂层的锂离子电池正极片。
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