[發明專利]鋰離子電池

有效

• 申請號: 201310213734.3
• 申請日: 2013-05-31
• 公開（公告）號: CN103280597B
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 解來勇;鄧耀明;江輝;賴旭倫;龐佩佩
• 申請（專利權）人: 寧德新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M10/058;H01M10/42
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司44202
• 代理人: 王基才,王冬華

技術領域

本發明屬于鋰離子電池領域，更具體地說，本發明涉及一種具有良好過充保護性能的鋰離子電池。

背景技術

鋰離子電池自商業化以來，由于其具有能量密度高、工作電壓高、無記憶效應、循環壽命長、對環境無污染等諸多優點而被廣泛用作各種移動設備的電源，從而迅速進入了大規模的實用階段。

隨著各種便攜電子設備的不斷多功能化和精細化，其對鋰離子電池的能量密度也提出了越來越高的要求，鋰離子電池能量密度的提高則對其安全設計提出了更高的要求。由于電池在過充電過程中會持續放熱，尤其是陰極活性材料以及電解液等也會在電池到達高電壓時出現副反應而大量放熱，熱量積累到一定程度后，電池就存在燃燒爆炸的風險。近幾年手機電池爆炸著火事故的時有發生，說明現有電池的安全性能還存在著極大的隱患。

有鑒于此，確有必要提供一種具有良好過充保護性能的鋰離子電池。

發明內容

本發明的目的在于：提供一種具有良好過充保護性能的鋰離子電池。

為了實現上述發明目的，本發明提供了一種鋰離子電池，其包括正極片、負極片和間隔于正負極片之間的隔離膜，正極片包括正極集流體和涂布于正極集流體上的正極膜片，負極片包括負極集流體和涂布于負極集流體上的負極膜片，正極集流體或負極集流體上的部分區域涂布有一層低熔點涂層，另一個集流體上與低熔點涂層對應的位置涂布有一層導電電阻層，隔離膜在與低熔點涂層、導電電阻層相對應的位置開設有開孔而使低熔點涂層和導電電阻層直接接觸。

當本發明的鋰離子電池因過充而升溫到一定溫度后，其低熔點涂層即被熔化，使正負極片在隔離膜開孔處形成短路點，從而起到分流的作用；同時，涂覆的導電電阻層可以減小內短路產生的電流，減少放熱。由于可以通過控制導電電阻層的電阻來控制短路時內電流的大小，因此最終的充電電流可以從內短路點通過，從而避免電池燃燒爆炸，保證電池在過充狀態下的安全性。

作為本發明鋰離子電池的一種改進，所述低熔點涂層的熔點在60℃到200℃之間，其原因在于：若低熔點涂層的熔點太高，就無法在電池燃燒之前熔化來引起內短路，從而起不到對電池的保護作用；若低熔點涂層的熔點太低，又會導致電池在高溫下短路失效。

作為本發明鋰離子電池的一種改進，所述低熔點涂層的厚度在5μm到200μm之間，其原因在于：若低熔點涂層的厚度太小，電池正常使用下也會有短路風險；若低熔點涂層的厚度太大，則會影響電池的能量密度以及高溫下短路的可能性。

作為本發明鋰離子電池的一種改進，所述低熔點涂層為不溶于電解液的涂層，其在電解液中的溶脹度小于100％，其原因在于：若低熔點涂層溶于電解液，則電池在加工過程中即會發生短路而失效；若低熔點涂層的溶脹度太大，則電池有短路風險。

作為本發明鋰離子電池的一種改進，所述低熔點涂層為石蠟、微晶蠟、聚乙烯蠟、聚丙烯中的一種或其組合。

作為本發明鋰離子電池的一種改進，所述導電電阻層的電阻率在0.5Ω/m到200Ω/m之間，其原因在于：若導電電阻層的電阻率太低，會導致電池過充高溫內短路后產生的電流太大，其過大的放熱也可能會引起電池燃燒；若導電電阻層的電阻率太高，則起不到分流的作用而無法對電池形成有效保護。

作為本發明鋰離子電池的一種改進，所述導電電阻層的厚度在5μm到200μm之間。

作為本發明鋰離子電池的一種改進，所述隔離膜的開孔大小占卷芯上開孔所在平面處的橫截面面積的5％～100％，這是為了避免隔離膜開孔太小而降低高溫短路的可能性。

作為本發明鋰離子電池的一種改進，所述導電電阻層通過含有丁苯粘結劑、羧甲基纖維素鈉和導電炭黑的漿料涂布形成。

作為本發明鋰離子電池的一種改進，所述鋰離子電池為卷繞型鋰離子電池，低熔點涂層和導電電阻層涂布在正負極片的卷繞起始端或結束端。

與現有技術相比，本發明采用物理短路的方法來實現電池的過充保護，既有效保證了電池在過充狀態下的安全，又不會對電池的電化學性能產生大的影響。

附圖說明

以下結合附圖和具體實施方式，對本發明鋰離子電池及其有益效果進行詳細說明，其中：

圖1為本發明鋰離子電池第一實施方式的結構示意圖。

圖2為本發明鋰離子電池第二實施方式的結構示意圖。

圖3為本發明鋰離子電池的隔離膜開孔示意圖。

圖4為對比例1制得的鋰離子電池在1C6V過充過程中的電壓電流溫度隨時間變化的曲線圖。