[發明專利]一種鋰離子電池電芯及鋰離子電池

有效

• 申請號: 201510385438.0
• 申請日: 2015-06-30
• 公開（公告）號: CN104934642B
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發明（設計）人: 趙曉鋒;張紅雷
• 申請（專利權）人: 中航鋰電（江蘇）有限公司
• 主分類號: H01M10/058
• 分類號: H01M10/058;H01M10/613;H01M10/654;H01M10/655;H01M10/0525
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司41119
• 代理人: 牛愛周

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池電芯及鋰離子電池，屬于鋰離子電池技術領域。

背景技術

電池循環性能是鋰離子電池電化學性能中最重要的性能之一，直接影響到使用鋰離子電池的設備的使用壽命。影響鋰離子電池循環性能的因素有很多，如電池材料因素、電芯內部變化因素等，其中電池材料因素包括電極材料結構惡化和電解液量不足或者電解液分布不均勻等，電芯內部變化因素中最主要的是電池的“熱集聚”現象，即電芯內部熱量散發不出來或者電芯內部熱量分布不均，會造成隔膜熔化導致短路或者電芯內部一致性下降等問題，從根本上嚴重影響到電池的循環性能，甚至導致電池直接喪失循環能力。

為了防止電池內部“熱集聚”，提高電芯內部一致性，現有技術中有很多種對電芯散熱的方法，如在電芯內部設置金屬導熱件等。但是，金屬導熱件一般厚度較大，容易導致電池的能量密度降低。而且金屬導熱件一般與鋰離子電池電解液的浸潤性較差，會導致鋰離子電池中所加的電解液的量變少。

發明內容

本發明的目的在于提供一種散熱良好、對電池能量密度影響較小且儲存電解液性能較好的鋰離子電池電芯。本發明的另一個目的在于提供一種使用上述電芯組件的鋰離子電池。

為了實現以上目的，本發明的鋰離子電池電芯的技術方案如下：

一種鋰離子電池電芯，所述電芯為疊片式電芯，包括依次疊放設置的極片和隔膜，相鄰的兩個極片之間設置有導熱件，所述導熱件具有突出于電芯外部的散熱部，所述導熱件為碳納米管膜或者石墨烯膜。

本發明通過在電芯中的極片和隔膜之間設置碳納米管膜或石墨烯膜，提高了電芯的散熱性能，同時由于采用碳納米管膜或石墨烯膜，其厚度可以非常小，最大限度地降低了導熱件對電池能量密度的影響幅度。而且碳納米管膜和石墨烯膜還提高了電池對電解液的吸液和保液能力，在電池內部的電解液消耗完畢時，薄膜中儲存的電解液能夠釋放出來，供電池繼續進行充放電循環，提高了電池的循環性能。

設置有導熱件的相鄰極片之間可以為電芯中相鄰的正極片和負極片之間，具體的為設置在正極片與隔膜之間或者負極片與隔膜之間。設置有導熱件的相鄰極片之間也可以為兩個半電芯疊合時，兩個相對的表面極片之間。

為了使導熱件對電池能量密度的影響降到最低，所述導熱件的厚度不大于5μm。

為了進一步提高電池的循環性能，所述碳納米薄膜或者石墨烯膜經過如下處理：將碳納米管膜或者石墨烯膜在NaOH溶液中浸泡后干燥。經過氫氧化鈉溶液浸泡后，薄膜材料的活性得到降低，減少了其與電解液的副反應的發生機率；經過氫氧化鈉溶液處理后，薄膜表面載流子導電能力得到增強，提高了其離子傳輸速率。NaOH溶液的濃度為0.1-1.0mol/L，浸泡的時間為0.1-1.0h。

所述碳納米管膜或者石墨烯膜在干燥后經過壓制處理。

所述碳納米管膜可以采用現有技術中的碳納米管膜，也可以采用將氨基化碳納米管經過化學氣相沉積法制得的碳納米管膜。氨基化碳納米管制得的碳納米管膜具有一定數量的氨基基團，能夠與電解液中的部分基團結合，提高了碳納米管膜與電解液的相容性。

所述電芯包括具有正極極耳的正極片和具有負極極耳的負極片，為了使導熱件上傳遞的熱量能夠更快地傳遞到電池外部，所述導熱件與正極極耳和負極極耳中的一個相連，使熱量能夠通過導熱件傳遞到極耳上，并通過極耳傳遞到電池極柱或其他結構件上從而散發到電池外部。

為了保證散熱效率同時又能控制碳納米管膜或石墨烯膜的成本，導熱件面積與極片面積之比為(0.9～1.0):1。

本發明的鋰離子電池的技術方案如下：

一種鋰離子電池，包括殼體和設置在殼體內部的電芯組件，所述電芯組件為前面所述的鋰離子電池電芯。

為了進一步提高電池的吸液和保液能力，在殼體和電芯之間設置有多孔填充件，所述多孔填充件由聚偏氟乙烯或者聚乙烯材料制成。該填充件具有疏松多孔結構，具有良好的吸液和保液能力，而且這些材質的填充層不僅絕緣、耐高溫，電化學性能也非常穩定，不與電解液發生任何副反應，不影響電池的電化學性能。

為了進一步提高電池的吸液和保液能力，所述填充構件的多孔結構中填充有活性炭，活性炭具有較大的比表面積，儲存電解液能力較強，更重要的是，聚偏氟乙烯或聚乙烯大的孔隙率和活性炭小的孔隙率能夠進行空隙互補，做到合理的空隙分布，起到更好的電解液儲存能力。

為了方便活性炭在多孔填充件中進行分布，多孔填充件的孔隙率為20-60％，孔徑為100-500μm。活性炭的粒徑控制為50-200μm。