[發明專利]一種高安全鋰離子動力電池

在審

• 申請號: 201610393620.5
• 申請日: 2016-06-06
• 公開（公告）號: CN107464948A
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發明（設計）人: 張偉;李凡群;韓笑;譚歌
• 申請（專利權）人: 萬向一二三股份公司;萬向集團公司
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M4/64;H01M4/66;H01M2/14;H01M2/16;H01M4/139
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司33109
• 代理人: 尉偉敏

技術領域

本發明涉及鋰離子動力電池技術領域，尤其是涉及一種高安全鋰離子動力電池。

背景技術

鋰離子電池是一種依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作的二次電池，鋰離子電池具有較高的能量密度，在通常的正負極材料的工作電位下，水溶液難以穩定使用，所以鋰離子電池電解液使用有機溶劑，而有機溶劑通常極易燃燒，鋰離子電池因此在安全性上背上了沉重的負擔；同時，在過充等情況下，鋰離子電池的電解液中會形成枝狀鋰化合物晶體，這些枝狀晶體在生長過程中存在刺穿隔膜造成鋰離子電池短路的問題，短路后鋰離子電池內部電流增大，溫度升高，使其中的有機溶劑燃燒或者產生大量氣體，使得鋰離子電池發生鼓包甚至發生爆炸，因此具有極大的安全隱患。

現有技術中為解決鋰離子電池的安全問題，通常采用在電解液或極片中添加阻燃化合物，用以組織鋰離子電池電解液中的有機化合物在高溫下發生燃燒的問題。如中國專利公布號CN104835981A，專利公布日為2015年8月12日，公開了一種正極添加納米樹脂類固體阻燃劑的安全鋰離子電池及其制備方法，該安全鋰離子電池在正極片中添加了具有阻燃作用的納米樹脂，雖然在極片或者電解液中添加適量的阻燃材料可以提高鋰離子電池的安全性能，但是危害鋰離子電池安全性能的原因并不僅僅是其中的電解液發生燃燒產生的危害，同時還有過充過程中產生的枝狀鋰化合物晶體和因溫度升高產生的大量氣體，僅僅在極片或者電解液中添加阻燃化合物不能解決這些問題，因此危害鋰離子電池的危害因素仍舊沒有完全解決，同時阻燃添加劑會使電解液的電導率下降，影響電池的放點性能。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種具有防止內部溫度急劇升高、隔膜堅實耐刺穿的高安全鋰離子動力電池。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種高安全鋰離子動力電池，包括正極片、隔膜、負極片、電解液、外接端子和外殼，負極極片包括雙面涂覆有有機PTC復合涂層的集流體和涂覆在有機PTC復合涂層表面的負極漿料，隔膜為陶瓷無紡布復合隔膜。

PTC材料是指正溫度系數熱敏電阻，也就是一種具有溫度敏感性的半導體電阻，超過材料的居里溫度后，它的電阻值隨著溫度的升高呈階躍性的增高；通常所述的PTC材料是指無機的PTC陶瓷材料，比如鈦酸鋇基陶瓷材料，但是無機材料的合成需要高溫下進行，而同樣具有正溫度系數的有機PTC材料則由于其高分子材料的特性，具有較低的合成溫度，同時也具有相對較低的相轉變溫度，即有機PTC材料的電阻對溫度更加的敏感，可以更好的起到保護作用。

作為優選，有機PTC復合涂層由以下重量份的原料制得：乙炔炭黑24～30份，聚偏氟乙烯63～74份，有機硅烷2～4份。

作為優選，聚偏氟乙烯的分子量為180000～534000。

作為優選，負極極片由以下步驟制得：

a）配料：按配方稱取乙炔炭黑和聚偏氟乙烯，并混合；

b）干燥：將由步驟a得到的混合物干燥處理；

c）表面處理：將有機硅烷加入到經步驟b干燥后的混合物中；

d）混合：采用熔體共混法將步驟c表面處理后的混合物混合均勻制得有機PCT漿料；

e）涂覆：在集流體上涂覆有機PCT漿料，干燥后在有機PTC復合涂層表面涂覆負極漿料，涂覆后干燥；

f）后處理：采用120～150℃溫度對上述步驟制得的負極極片進行熱處理。

通過在集流體上雙面涂覆PTC材料，可以在電池發生短路、針刺等情況下，電池溫度超過100℃時，極片和電池內阻迅速上升，減少短路電流，減少電池發熱量，防止電解液中的有機物質燃燒，同時也能防止電解液受熱后產生大量的氣體，產生鋰離子電池鼓包的現象。

作為優選，陶瓷無紡布復合隔膜為PET無紡布表面涂覆一層二氧化硅得到。

作為優選，有機硅烷為乙烯基硅烷、氨基硅烷、異丁基硅烷、環戊硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷、異丁基三乙氧基硅烷中的一種或幾種的組合。

作為優選，PET無紡布表面的二氧化硅層通過CVD法制得。

作為優選，PET無紡布表面的二氧化硅層通過APCVD、LPCVD或PECVD中的一種方法制得。