自平衡熱場(chǎng)的動(dòng)力鋰離子電池單體及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了自平衡熱場(chǎng)的動(dòng)力鋰離子電池單體及其制備方法。自平衡熱場(chǎng)的動(dòng)力鋰電池單體，包括電池外殼和電芯，電芯裝在電池外殼內(nèi)，還包括相變材料；電池外殼的內(nèi)腔大于電芯的體積，相變材料充填在電芯與電池外殼之間的空腔內(nèi)并將電芯包圍。相變材料為石蠟／碳鈦復(fù)合相變材料或新戊四醇或十水硫酸鈉。制備方法包括以下步驟：(1)把制作好的電芯裝入大于電芯外周的電池外殼中，再將相變材料裝入電池外殼，使相變材料充填在電芯與電池外殼之間并包圍在電芯的周圍；(2)引出電芯的正負(fù)極并固定在外殼上，密封形成新的電池單體。本發(fā)明以相變材料包圍在動(dòng)力鋰離子電池單體周圍，使得電池溫升降低而得到控制，保證了電池性能及能量的正常發(fā)揮。
【專利說明】自平衡熱場(chǎng)的動(dòng)力鋰離子電池單體及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種自平衡熱場(chǎng)的動(dòng)力鋰離子電池單體及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池作為新一代化學(xué)電源，已被應(yīng)用于社會(huì)生活的各個(gè)方面，隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展以及由此引發(fā)的能源危機(jī)和環(huán)境問題，以電動(dòng)汽車為代表的新能源汽車逐漸成為汽車產(chǎn)品未來發(fā)展的新趨勢(shì)，而鋰離子動(dòng)力電池呢以其優(yōu)越的電性能和比較優(yōu)勢(shì)正成為新能源汽車的主流動(dòng)力源。
[0003]眾所周知，溫度是影響電池使用性能及安全性能的重要因素，對(duì)于電池單體而言，充放電倍率越高其溫升就越快，而溫度對(duì)電池有著雙重影響:溫度越高電池內(nèi)阻越小，相應(yīng)電池的效率也就越高；與此同時(shí)，高溫會(huì)加速體系內(nèi)的各種化學(xué)反應(yīng)，尤其是可能使電池結(jié)構(gòu)產(chǎn)生永久損害的有害反應(yīng)的速率。再者電池溫度在_20°C時(shí)鋰離子電池的放電容量及能量只能達(dá)到常溫狀態(tài)下60%左右，溫度較低是同樣影響鋰離子電池性能及能量的發(fā)揮。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種自平衡熱場(chǎng)的動(dòng)力鋰離子電池單體。
[0005]本發(fā)明要解決的另外一個(gè)技術(shù)問題是提供一種自平衡熱場(chǎng)的動(dòng)力鋰離子電池單體的制備方法。
[0006]本發(fā)明要解決的還有一個(gè)技術(shù)問題是提供一種石蠟/碳鈦復(fù)合相變材料的制備方法。
[0007]對(duì)于自平衡熱場(chǎng)的動(dòng)力鋰離子電池單體，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:自平衡熱場(chǎng)的動(dòng)力鋰電池單體，包括電池外殼和電芯，電芯裝在電池外殼內(nèi)，還包括相變材料；電池外殼的內(nèi)腔大于電芯的體積，相變材料充填在電芯與電池外殼之間的空腔內(nèi)并將電芯包圍。
[0008]作為優(yōu)選，相變材料為石蠟/碳鈦復(fù)合相變材料或新戊四醇或十水硫酸鈉。
[0009]對(duì)于自平衡熱場(chǎng)的動(dòng)力鋰電池單體的制備方法，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:包括以下步驟:
[0010](1)把制作好的電芯裝入大于電芯外周的電池外殼中，再將相變材料裝入電池外殼，使相變材料充填在電芯與電池外殼之間并包圍在電芯的周圍；
[0011](2)將電芯的正負(fù)極通過引線后固定在外殼上，密封后形成新的電池單體。
[0012]作為優(yōu)選，上述相變材料為石蠟/碳鈦復(fù)合相變材料或新戊四醇或十水硫酸鈉。
[0013]對(duì)于石蠟/碳鈦復(fù)合相變材料的制備方法，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:所述石蠟/碳鈦復(fù)合相變材料由以下組分的重量百分比組成:
[0014]石蠟80?100%，余下為C / Ti復(fù)合材料；
[0015]所述C / Ti復(fù)合材料中C與Ti質(zhì)量百分比為20?66%:100% ；
[0016]并由以下方法制備得到:
[0017]先將石蠟高溫熔化，然后把研磨好的Ti02和CNT按上述比例混合均勻后加入熔化好的石蠟中，再在55°C加熱裝置上告訴攪拌2h。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:
[0019]以相變材料包圍在動(dòng)力鋰離子電池單體周圍，使得電池溫升降低而得到控制，保證了電池性能及能量的正常發(fā)揮。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0021]圖1是本發(fā)明自平衡熱場(chǎng)的動(dòng)力鋰離子電池單體實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖中標(biāo)記，1-電芯，2-正極，3-負(fù)極，4-相變材料，5-外殼，6_焊接，7_連接片。
【具體實(shí)施方式】
[0023]實(shí)施例1:
[0024]如圖1所示，一種自平衡熱場(chǎng)的動(dòng)力鋰電池單體，由電池外殼5、電芯1和相變材料4組成。
[0025]電芯裝在電池外殼內(nèi)，電池外殼的內(nèi)腔大于電芯的體積，相變材料充填在電芯與電池外殼之間的空腔內(nèi)并將電芯包圍。
[0026]本實(shí)施例所用的相變材料為石蠟/碳鈦復(fù)合相變材料。
[0027]自平衡熱場(chǎng)的動(dòng)力鋰電池單體的制備方法，具體過程如下:
[0028]1)把制作好的電芯裝入外殼5中；
[0029]2)向外殼5中加入準(zhǔn)備好的相變材料4 ；
[0030]3)通過焊接6把制作好電芯上的正負(fù)極引出；
[0031]4)通過連接片7把引出的正負(fù)極固定在外殼5上；
[0032]5)形成新的單體電池，外殼上對(duì)應(yīng)的正極2和負(fù)極3。
[0033]上述石蠟/碳鈦復(fù)合相變材料由以下組分的重量百分比組成:
[0034]石蠟90%，余下為C / Ti復(fù)合材料；其中C / Ti復(fù)合材料中C與Ti的質(zhì)量百分比為 66%:100%o
[0035]石蠟/碳鈦復(fù)合相變材料制備方法如下:
[0036]先將石蠟高溫熔化，然后把研磨好的Ti02和CNT按質(zhì)量百分比為66 ^:100%混合均勻后加入熔化好的石蠟中，再在55°C加熱裝置上告訴攪拌2h。
[0037]電池溫升測(cè)試:
[0038]分別對(duì)本實(shí)施例自平衡熱場(chǎng)的動(dòng)力鋰電池單體A和按正常封裝的動(dòng)力鋰電池單體E進(jìn)行測(cè)試對(duì)比。
[0039]測(cè)試方法:
[0040]1)對(duì)A和E的電芯按照0.5C倍率充滿電后，擱置lh是電池/電芯恢復(fù)室溫，溫度穩(wěn)定后對(duì)A1和B進(jìn)行5C倍率大電流放電；
[0041]2)對(duì)A和E的正負(fù)極中間位置測(cè)試其5C倍率放電前后的溫度差及放電結(jié)束lmin時(shí)的最高溫度。
[0042]測(cè)試結(jié)果:
[0043]A的溫差為10.7V，最高溫度為:42.7V ；[0044]E溫差為17.7°C，最高溫度為:50.3°C。
[0045]從本實(shí)施例可以看出引入相變材料的動(dòng)力鋰離子電池單體A的溫升比沒有引入相變材料的電池E的溫升降低7°C，且同時(shí)最高溫度A比E低了 7.6°C。
[0046]實(shí)施例2:
[0047]本實(shí)施例的相變材料為石蠟/碳鈦復(fù)合相變材料，其他結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同。
[0048]本實(shí)施例的石蠟/碳鈦復(fù)合相變材料由以下組分的重量百分比組成:
[0049]石蠟80%，余下為C / Ti復(fù)合材料；其中C / Ti復(fù)合材料中C與Ti的質(zhì)量百分比為 20%:100%o
[0050]石蠟/碳鈦復(fù)合相變材料制備方法如下:
[0051]先將石蠟高溫熔化，然后把研磨好的Ti02和CNT按上述比例混合均勻后加入熔化好的石蠟中，再在55°C加熱裝置上告訴攪拌2h。
[0052]電池溫升測(cè)試:
[0053]對(duì)本實(shí)施例制作的電池單體B和按正常封裝的動(dòng)力鋰電池單體E進(jìn)行與實(shí)施例1同樣的測(cè)試，測(cè)試結(jié)果為:
[0054]B的溫差為9.3°C，最高溫度為:41.2V ；
[0055]E溫差為18.1°C，最高溫度為:52.4°C。
[0056]從本實(shí)施例可以看出，引入相變材料的動(dòng)力鋰離子電池單體B的溫升比沒有引入相變材料的電池E的溫升降低8.8°C，且同時(shí)最高溫度B比E低了 11.2°C。
[0057]實(shí)施例3:
[0058]本實(shí)施例的相變材料為石蠟/碳鈦復(fù)合相變材料，其他結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同。
[0059]本實(shí)施例的石蠟/碳鈦復(fù)合相變材料由以下組分的重量百分比組成:
[0060]石蠟100%，即填充的相變材料全部為石蠟。
[0061]電池溫升測(cè)試:。
[0062]對(duì)本實(shí)施例制作的電池單體C和按正常封裝的動(dòng)力鋰電池單體E進(jìn)行與實(shí)施例1同樣的測(cè)試，測(cè)試結(jié)果為:
[0063]C的溫差為11.8°C，最高溫度為:43.9°C ；
[0064]E溫差為17.6°C，最高溫度為:51.7°C。
[0065]從本實(shí)施例可以看出，引入相變材料的動(dòng)力鋰離子電池單體C的溫升比沒有引入相變材料的電池E的溫升降低5.8°C，且同時(shí)最高溫度C比E低了 7.8V。
[0066]實(shí)施例4:
[0067]本實(shí)施例的相變材料為新戊四醇，其他結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同。
[0068]電池溫升測(cè)試:
[0069]對(duì)本實(shí)施例制作的電池單體D和按正常封裝的動(dòng)力鋰電池單體E進(jìn)行與實(shí)施例1同樣的測(cè)試，測(cè)試結(jié)果為:
[0070]D的溫差為12.8°C，最高溫度為:45.7V ；
[0071]E溫差為17.5°C，最高溫度為:51.5°C。
[0072]從本實(shí)施例可以看出引入相變材料的動(dòng)力鋰離子電池單體D的溫升比沒有引入相變材料的電池E的溫升降低4.7°C，且同時(shí)最高溫度D比E低了 5.8°C。
[0073]以上所述的本發(fā)明實(shí)施方式，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。任何在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.自平衡熱場(chǎng)的動(dòng)力鋰電池單體，包括電池外殼和電芯，所述電芯裝在電池外殼內(nèi)，其特征在于，還包括相變材料；所述電池外殼的內(nèi)腔大于電芯的體積，所述相變材料充填在電芯與電池外殼之間的空腔內(nèi)并將電芯包圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述自平衡熱場(chǎng)的動(dòng)力鋰電池單體，其特征在于:所述相變材料為石蠟/碳鈦復(fù)合相變材料或新戊四醇或十水硫酸鈉。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述自平衡熱場(chǎng)的動(dòng)力鋰電池單體，其特征在于:所述石蠟/碳鈦復(fù)合相變材料由以下組分的重量百分比組成:石蠟80?100 %，余下為C / Ti復(fù)合材料；所述C / Ti復(fù)合材料中C與Ti質(zhì)量百分比為20?66%:100% ;并由以下方法制備得到:先將石蠟高溫熔化，然后把研磨好的Ti02和CNT按上述比例混合均勻后加入熔化好的石蠟中，再在55°C加熱裝置上告訴攪拌2h。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述自平衡熱場(chǎng)的動(dòng)力鋰電池單體的制備方法，包括以下步驟:(1)把制作好的電芯裝入大于電芯外周的電池外殼中，再將相變材料裝入電池外殼，使相變材料充填在電芯與電池外殼之間并包圍在電芯的周圍；(2)將電芯的正負(fù)極通過引線后固定在外殼上，密封后形成新的電池單體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于:所述相變材料為石蠟/碳鈦復(fù)合相變材料或新戊四醇或十水硫酸鈉。
【文檔編號(hào)】H01M10/6569GK103647119SQ201310651904
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月4日
【發(fā)明者】魏引利, 王晨旭, 張佳瑢, 劉炎金 申請(qǐng)人:合肥國軒高科動(dòng)力能源股份公司