[發明專利]一種鋰離子電池

有效

• 申請號: 201210373269.5
• 申請日: 2012-09-27
• 公開（公告）號: CN103700849A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 田野;周耀華
• 申請（專利權）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M10/0525
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池。

背景技術

與其它化學電源相比，鋰離子電池具有許多優異的性能，如能量密度高、循環壽命長、開路電壓高、無記憶效應、安全無污染等優點。經過近二十年的飛速發展，鋰離子電池已廣泛地應用于移動電話、筆記本電腦、數碼相機等領域。隨著全球石油價格的上漲和人們環保意識的增強，無論是研究機構還是企業，都把目光關注到電動汽車的開發上。研究者普遍認為鋰離子電池是一種應用在電動汽車上的最有潛力的化學電源。和其它移動設備相比，電動汽車對電池的循環壽命、能量密度、電池組一致性以及大電流放電能力等性能提出更高的要求。

電動汽車的電池組是由大量單體電芯串并聯組成，電池組中單體電芯的一致性是個巨大的考驗，由于電池組內單體電芯的自放電不可能完全一致，導致電芯間SOC不一致，進而在電池組放電或存儲過程中有部分單體電芯會發生過放，即電壓過低，最危險的時候是接近甚至達到0V，這時負極電位通常會上升到析銅電位（約3.5V），正極電位也易下降到鋁溶解的電位（約-1V），析出的銅或者溶解后再次還原的鋁會刺破隔膜造成嚴重的內短路，降低了電池組的壽命，也易造成安全隱患。由此還存在一個電池普遍存在的帶電運輸問題，即幾乎所有電池都是帶電運輸，也會帶來安全問題，對于鋰離子電池，即使是放電運輸，其電壓也較高（如鈷酸鋰電池放電電壓在3.0V左右），仍帶有電量，如果電壓放至或接近0V，電池易發生過放，引發短路風險，如發生車禍等事故，會造成電池燃燒，甚至爆炸。

特別是現有研究的熱點，磷酸鐵鋰正極活性材料用于正極制備的電池，由于磷酸鐵鋰正極活性材料的放電平臺電位是3.45V左右，這個平臺非常平，幾乎可以認為是一個平行于X軸的直線，但到了放電末端，其曲線幾乎呈90度角直線下滑，這樣在放電電壓到2.0V以下（一般設置的放電電壓限），磷酸鐵鋰幾乎不剩多少容量了，即相同放電電流條件下，放電時間非常之短，負極已基本沒有鋰可以脫出，以至于負極電位很容易上升達到析銅電位，從而形成銅枝晶，容易刺穿隔膜造成電池短路，產生安全問題，磷酸鐵鋰作為正極活性材料的過放、短路的機率較大，甚至達到了100%。

為了提高鋰離子電池的安全性能，防止鋰離子電池的過放，盡可能避免帶電運輸，現有技術中通常采用保護電路對電池予以保護，但是采用保護電路的成本較高，而且采用保護電路并不能延緩或阻止電芯過放至接近0V時出現的安全隱患以及解決0V電壓運輸問題。因此，需要尋找一種更為合適的防止鋰離子電池過放的技術方案。

發明內容

本發明為了解決現有的鋰離子電池防過放方案不夠理想的技術問題，提供一種防過放性能優異的鋰離子電池。

本發明的目的是提供一種鋰離子電池，包括殼體及密封于殼體內的電極組和電解液，所述電極組包括正極、負極及位于正極和負極之間的隔膜，所述正極包括正極導電基體及附著在正極導電基體上的正極材料層，所述正極材料層包括磷酸鐵鋰正極活性材料、磷酸鐵、導電劑及正極粘結劑；所述磷酸鐵的最小顆粒粒徑不低于20微米；所述負極包括負極導電基體及附著在負極導電基體上的負極材料層；所述負極材料層包括負極活性材料層，所述負極活性材料層包括鋰和/或鋰合金、負極活性材料及負極粘結劑；或所述負極材料層包括負極活性材料層及附著在負極活性材料層上的鋰和/或鋰合金，所述負極活性材料層包括負極活性材料及負極粘結劑。

本發明意外發現本發明制備的鋰離子電池本身防過放能力優異，推測原因可能因為大顆粒的磷酸鐵極化大，倍率差，嵌鋰比較遲緩，平臺比較低，可以延緩正極電位下降，同時，磷酸鐵回嵌的鋰量能平衡磷酸鐵鋰放完電后額外提供的鋰量，防止負極形成的銅枝晶；負極中含有鋰和/或鋰合金，能在負極中預嵌入一定量的鋰，作為額外的鋰源，預嵌的鋰可以保證在磷酸鐵鋰放電后繼續放電依然有鋰從負極脫出，防止負極電位的上升。電芯放電至2.0V以后，繼續放電接近0V，正極電位曲線的下降趨勢趨于平緩，負極電位曲線尚未上升過高（一般不高于1.5V），兩電位曲線即接近或相交于0V。不僅可以防止過放，保障單體電芯的安全，而且可以實現低勢能或不帶電的安全運輸。特別是本發明能很好的解決電池負極添加鋰或鋰合金時容易生成鋰枝晶，通過與本發明的相互作用能提高電池的綜合性能，本發明能很好的在負極中應用鋰和/或鋰合金，不是常規的簡單鋰的補充，不會出現鋰和鋰合金預嵌入負極后不可逆，此部分鋰能與本發明的正極相互作用，能循環利用，電池的循環性能優異，電池防過放性能持久，防過放能力優異。

附圖說明