[發(fā)明專利]高倍率及高安全性能的圓柱型鋰離子電池

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710060179.X
• 申請(qǐng)日: 2007-12-25
• 公開（公告）號(hào): CN101227015A
• 公開（公告）日: 2008-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金慧芬;高俊奎;滕彥梅;張紹麗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津力神電池股份有限公司
• 主分類號(hào): H01M10/40
• 分類號(hào): H01M10/40;H01M4/58;H01M4/48;H01M4/62;H01M4/64;H01M4/02;H01M2/14
• 代理公司: 天津市三利專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 劉英蘭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋰離子電池，特別涉及一種高倍率及高安全性能的圓柱型鋰離子電池。

背景技術(shù)

由于鋰離子電池具有平均輸出電壓高、比能量大、放電電壓平穩(wěn)以及工作壽命長等優(yōu)點(diǎn)，因此鋰離子電池已在手機(jī)、筆記本電腦、攝像機(jī)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。鋰離子電池的進(jìn)一步發(fā)展是向動(dòng)力應(yīng)用型發(fā)展，即要求良好的大電流充放電的性能和更高的功率。眾所周知，適合大電流放電的電池都要求電池具有較低的內(nèi)阻，這是因?yàn)閮?nèi)阻大一方面造成電池內(nèi)部溫度急劇上升，帶來安全隱患和加速電池性能衰退，另外，由于歐姆壓降的增大，電池在放電過程中電壓快速降到截止電壓，致使電池的容量根本無法徹底釋放出來。一般地電池內(nèi)阻R_i＝R_el+R_inf(A)+R_inf(C)+R_col(A)+R_col(C)+R_tab(A)+R_tab(C)這幾部分組成的，其中R_el代表電解液阻抗，R_in代表電極與電解液界面阻抗，R_col代表集流體電阻，R_tab代表極耳電阻，下標(biāo)A，C分別代表負(fù)極和正極。目前，人們研究更多的還是對(duì)原材料電子導(dǎo)電性能的改善，尤其對(duì)于較低電子導(dǎo)電性能的橄欖石結(jié)構(gòu)的LiFePO₄材料，通過各種包覆和摻雜技術(shù)來提高其導(dǎo)電率，但很少有從電池設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方面來優(yōu)化和改善的。對(duì)于電池制造者來說，原材料主要還是由材料生產(chǎn)商提供，可變因素較少，因此，如何從工藝優(yōu)化的角度，在不增加或較少增加電池的制造成本的同時(shí)，設(shè)計(jì)出一種滿足高倍率放電和安全要求的動(dòng)力型電池，更顯得十分重要和必要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)中的不足之處，提供一種以LiMn₂O₄和LiFePO₄為正極活性材料的高倍率及高安全性能的圓柱型鋰離子電池。

為實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種高倍率及高安全性能的圓柱型鋰離子電池，包括正極片、負(fù)極片、正極耳、負(fù)極耳、隔膜、非水電解液、金屬鋼殼和電池殼蓋；其特征在于正極片采用的活性材料為LiMn₂O₄或LiFePO₄；正極片粘結(jié)劑采用水性聚氧化乙烯(PEO)和油性聚偏氟乙烯(PVDF)兩種；正極片集流體為鋁箔，厚度為10-30μm，正極耳采用鋁極耳，厚度為0.07-0.2mm；所述正極片生產(chǎn)過程中采用一個(gè)正極耳且以集流體為準(zhǔn)居中設(shè)置；負(fù)極片采用活性材料為石墨類碳材，粘結(jié)劑采用水性丁苯橡膠(SBR)和油性聚偏氟乙烯(PVDF)兩種；負(fù)極集流體為銅箔，厚度為10-30μm，負(fù)極耳采用銅或鎳極耳，厚度為0.07-0.20mm；所述負(fù)極片生產(chǎn)過程中采用兩個(gè)極耳且以集流體為準(zhǔn)分別置于負(fù)極片的1/4處和3/4處。

所述正極片厚度為100-140μm。

所述負(fù)極片厚度為80-130μm。

所述隔膜厚度范圍為16-30μm，并且隔膜的孔隙率為35％-50％。

所述非水電解液中的鹽濃度為1-1.5M。

本發(fā)明的有益效果是：與傳統(tǒng)的正負(fù)極片采用單極耳，處于極片一端和較大涂敷面密度的極片設(shè)計(jì)相比，可明顯降低電池內(nèi)阻，提高電池的倍率性能和安全性能。該方法通過理論分析進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，在沒有明顯增加電池的制造成本的同時(shí)，尋找到有效地降低電池內(nèi)阻的方法，提高了所設(shè)計(jì)的電池倍率性能和安全性能，具有顯著的實(shí)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，性能可靠，應(yīng)用范圍廣泛。

附圖說明

圖1a是傳統(tǒng)正負(fù)極片結(jié)構(gòu)示意圖；

圖1b-c逐步優(yōu)化的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2a-d是本發(fā)明進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化時(shí)采用的一組正負(fù)極片結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是集流體厚度對(duì)電池?zé)嵝?yīng)影響示意圖；

圖4是極耳位置對(duì)電池?zé)嵝?yīng)影響示意圖；

圖5是極耳數(shù)目對(duì)電池?zé)嵝?yīng)影響示意圖；

圖6是本發(fā)明電池與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)電池20A放電性能比較示意圖；

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提供的具體實(shí)施方式、結(jié)構(gòu)、特征詳述如下：