一種具有高安全性的鋰離子電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種具有高安全性的鋰離子電池。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池具有高工作電壓、高比能量、循環(huán)壽命長(zhǎng)、無環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)，作為能將電能和化學(xué)能相互轉(zhuǎn)化的二次化學(xué)電源，被視為電力儲(chǔ)能系統(tǒng)的熱門候選技術(shù)之一。自誕生以來，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，獲得迅速的發(fā)展。目前，不僅在移動(dòng)式通訊設(shè)備和便攜式電子設(shè)備上得到廣泛應(yīng)用，而且也廣泛應(yīng)用于電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車以及電動(dòng)汽車等大型電動(dòng)設(shè)備方面。
[0003]目前，電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能電站等一般需要使用具有大容量的鋰離子動(dòng)力電池作為電源。這些鋰離子動(dòng)力電池除了具有高容量，還應(yīng)當(dāng)具有良好的安全性以及較長(zhǎng)的循環(huán)壽命等，才能達(dá)到使用的標(biāo)準(zhǔn)和滿足人們的需求。因此，目前對(duì)鋰離子電池的安全性能要求越來越高，如何提高電池的安全性能是目前各大電池廠家研究的主要方向。
[0004]為了在一定程度上保證動(dòng)力電池的安全性，目前所采用的一種常見的技術(shù)方案為:在鋰離子電池的頂蓋上安裝一個(gè)泄壓閥。當(dāng)電池由于不當(dāng)充電、短路或暴露于高溫等惡劣環(huán)境中而發(fā)生意外時(shí)，高能量的電池就會(huì)產(chǎn)生大量的氣體并且溫度急劇升高，氣體沖開泄壓閥而達(dá)到泄壓的目的。泄壓閥的存在可以在一定程度上可以提高電池的安全性能，但是，由于發(fā)生意外的電池本身聚集的能量得不到釋放，使其本身就是一個(gè)隱患體，存在一定的安全問題，而且如果電池發(fā)生意外后再繼續(xù)過充電，則會(huì)引發(fā)更大的安全事故，甚至引燃或引爆整個(gè)電池，這樣不僅嚴(yán)重影響到電池的安全使用，降低了電池的使用壽命，還危及用戶的人身安全，嚴(yán)重降低了用戶對(duì)電池的產(chǎn)品使用感受，影響到電池產(chǎn)品的市場(chǎng)銷售前景。因此，進(jìn)一步提高電池的安全性能已成為行業(yè)普遍關(guān)注的問題。
[0005]因此，目前迫切需要開發(fā)出一種鋰離子電池，它可以在電池由于不當(dāng)充電、短路或暴露于高溫等惡劣環(huán)境中而發(fā)生意外時(shí)，能夠保證電池的安全性能，保證鋰離子電池的正常使用，延長(zhǎng)鋰離子電池的使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種具有高安全性的鋰離子電池，其性能穩(wěn)定可靠，可以在電池由于不當(dāng)充電、短路或暴露于高溫等惡劣環(huán)境中而發(fā)生意外時(shí)，及時(shí)切斷電池的反應(yīng)，防止電池產(chǎn)生熱失控，能夠保證電池的安全性能，保證鋰離子電池的正常使用，延長(zhǎng)鋰離子電池的使用壽命，從而具有廣泛的市場(chǎng)應(yīng)用前景，具有重大的生產(chǎn)實(shí)踐意義。
[0007]為此，本發(fā)明提供了一種具有高安全性的鋰離子電池，包括電池主體，所述電池主體包括多個(gè)相互平行放置電池極組；
[0008]每個(gè)所述電池極組包括多層正極片和多層負(fù)極片；
[0009]每層正極片包括正極集流體，所述正極集流體的頂面和底面分別涂敷有一層正極熱膨脹材料層，所述每層正極熱膨脹材料層上涂敷有正極活性物質(zhì)層；
[0010]每層負(fù)極片包括負(fù)極集流體，所述負(fù)極集流體的頂面和底面分別涂敷有一層負(fù)極熱膨脹材料層，所述每層負(fù)極熱膨脹材料層上涂敷有負(fù)極活性物質(zhì)層。
[0011 ]其中，所述正極集流體和負(fù)極集流體為銅箔或者鋁箔。
[0012]其中，所述正極熱膨脹材料層中的正極熱膨脹材料為由膨脹石墨或者高分子導(dǎo)電聚合物組成的材料層；
[0013]所述負(fù)極熱膨脹材料層中的正極熱膨脹材料為由膨脹石墨或者高分子導(dǎo)電聚合物組成的材料層。
[0014]其中，所述正極活性物質(zhì)層中的正極活性物質(zhì)包括三元材料，尖晶石錳酸鋰材料和磷酸鐵鋰材料中的至少一種；
[0015]所述負(fù)極活性物質(zhì)層中的負(fù)極活性物質(zhì)包括天然石墨、人造石墨和中間相碳微球中的至少一種。
[0016]其中，所述正極片和負(fù)極片相互間隔設(shè)置，并且每層正極片和負(fù)極片30之間設(shè)置有一層隔膜。
[0017]其中，所述隔膜為聚乙烯PE單層膜、聚丙烯PP三層復(fù)合膜或者無紡布膜。
[0018]其中，任意兩個(gè)相鄰電池極組之間設(shè)置有導(dǎo)熱薄膜。
[0019]其中，所述導(dǎo)熱薄膜為導(dǎo)熱石墨薄膜。
[0020]其中，所述電池主體的頂部具有防護(hù)墊片，所述防護(hù)墊片的左右兩端分別貫穿設(shè)置有正極端子和負(fù)極端子，所述正極端子與所述多個(gè)電池極組的正極片相連接，所述負(fù)極端子與所述多個(gè)電池極組的負(fù)極片相連接；
[0021]所述防護(hù)墊片的中心位置開有一個(gè)排氣孔，所述防護(hù)墊片的左右兩端分別貫穿設(shè)置有正極端子引出孔和負(fù)極端子引出孔，所述防護(hù)墊片上間隔設(shè)置有多個(gè)孔槽，所述孔槽內(nèi)填裝有防護(hù)液。
[0022]其中，所述孔槽內(nèi)填裝的防護(hù)液為機(jī)磷化物、鹵代碳酸酯、磷腈類化合物、磷酸三甲酯TMP、磷酸三乙酯TEP、磷酸三苯酯TPP、磷酸三丁酯TBP、三氯乙基磷酸酯或者甲基磷酸二甲酯DMMP制成的液體。
[0023]由以上本發(fā)明提供的技術(shù)方案可見，與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明提供了一種具有高安全性的鋰離子電池，其性能穩(wěn)定可靠，可以在電池由于不當(dāng)充電、短路或暴露于高溫等惡劣環(huán)境中而發(fā)生意外時(shí)，及時(shí)切斷電池的反應(yīng)，防止電池產(chǎn)生熱失控，能夠保證電池的安全性能，保證鋰離子電池的正常使用，延長(zhǎng)鋰離子電池的使用壽命，從而具有廣泛的市場(chǎng)應(yīng)用前景，具有重大的生產(chǎn)實(shí)踐意義。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明提供的一種具有高安全性的鋰離子電池的結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖；
[0025]圖2為本發(fā)明提供的一種具有高安全性的鋰離子電池中正極片和負(fù)極片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3為本發(fā)明提供的一種具有高安全性的鋰離子電池中負(fù)極片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖4為本發(fā)明提供的一種具有高安全性的鋰離子電池中電池極組的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖5為本發(fā)明提供的一種具有高安全性的鋰離子電池中防護(hù)墊片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖6為本發(fā)明提供的一種具有高安全性的鋰離子電池的實(shí)施例與現(xiàn)有技術(shù)的鋰離子電池的對(duì)比例的安全性能對(duì)比的表圖；
[0030]圖中，I為活性物質(zhì)層，2為熱膨脹材料層，4為電池主體，6為導(dǎo)熱薄膜，7為電池極組，9為正極端子引出孔，10為排氣孔，11為負(fù)極端子引出孔，12為孔槽;20為正極片，21為正極活性物質(zhì)層，22為正極熱膨脹材料層，23為正極集流體;30為負(fù)極片，31為負(fù)極活性物質(zhì)層，32為負(fù)極熱膨脹材料層，33為負(fù)極集流體;41為正極端子，42為負(fù)極端子。
【具體實(shí)施方式】
[0031]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0032]圖1為本發(fā)明提供的一種具有高安全性的鋰離子電池的結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖。
[0033]參見圖1，本發(fā)明提供了一種具有高安全性的鋰離子電池，包括電池主體4，所述電池主體4包括多個(gè)相互平行放置電池極組7，所述電池主體4的頂部具有防護(hù)墊片8;
[0034]在本發(fā)明中，具體實(shí)現(xiàn)上，所述防護(hù)墊片8優(yōu)選為采用橡膠、熱塑性彈性體TPE、熱塑性聚酯彈性體TPEE或硅膠材料制成的、彈性絕緣的墊片。
[0035]一并參見圖2和圖3，在本發(fā)明中，每個(gè)所述電池極組7包括多層正極片20和多層負(fù)極片30，所述正極片20和負(fù)極片30相互間隔設(shè)置，并且每層正極片20和負(fù)極片30之間設(shè)置有一層隔膜。
[0036]在本發(fā)明中，具體實(shí)現(xiàn)上，所述隔膜優(yōu)選為聚乙烯PE單層膜、聚丙烯PP三層復(fù)合膜(即一層聚丙烯PP、一層聚乙烯PE和一層聚丙烯組成的三層復(fù)合膜)或者無紡布膜。
[0037]在本發(fā)明中，所述防護(hù)墊片8的左右兩端分別貫穿設(shè)置有正極端子41和負(fù)極端子42，所述正極端子41與所述多個(gè)電池極組7的正極片相連接，所述負(fù)極端子42與所述多個(gè)電池極組7的負(fù)極片相連接。
[0038]參見圖2，具體實(shí)現(xiàn)上，每層正極片20包括正極集流體23，所述正極集流體23的頂面和底面分別涂敷有一層正極熱膨脹材料層22，所述每層正極熱膨脹材料層22上涂敷有正極活性物質(zhì)層21;
[0039]參見圖3，具體實(shí)現(xiàn)上，每層負(fù)極片30包括負(fù)極集流體33，所述負(fù)極集流體23的頂面和底面分別涂敷有一層負(fù)極熱膨脹材料層32，所述每層負(fù)極熱膨脹材料層32上涂敷有負(fù)極活性物質(zhì)層31。
[0040]在本發(fā)明中，具體實(shí)現(xiàn)上，所述正極集流體23和負(fù)極集流體33優(yōu)選為銅箔或者鋁箔。
[0041]在本發(fā)明中，具體實(shí)現(xiàn)上，所述正極熱膨脹材料層22中的正極熱膨脹材料優(yōu)選為由膨脹石墨或者高分子導(dǎo)電聚合物組成的材料層;所述負(fù)極熱膨脹材料層32中的正極熱膨脹材料也優(yōu)選為由膨脹石墨或者高分子導(dǎo)電聚合物組成的材料層。
[0042]在本發(fā)明中，具體實(shí)現(xiàn)上，所述正極活性物質(zhì)層21中的正極活性物質(zhì)包括三元材料，尖晶石錳酸鋰材料和磷酸鐵鋰材料中的至少一種。
[0043]在本發(fā)明中，具體實(shí)現(xiàn)上，所述負(fù)極活性物質(zhì)層31中的負(fù)極活性物質(zhì)包括天然石墨、人造石墨和中間相碳微球中的至