[發明專利]一種高安全結構鋰電池

在審

• 申請號: 201811057687.7
• 申請日: 2018-09-11
• 公開（公告）號: CN109360938A
• 公開（公告）日: 2019-02-19
• 發明（設計）人: 李天龍;高秀玲;王馳偉
• 申請（專利權）人: 天津市捷威動力工業有限公司
• 主分類號: H01M4/131
• 分類號: H01M4/131;H01M4/1391;H01M10/0525;H01M10/0585;H01M10/625;H01M10/654;H01M10/658
• 代理公司: 天津濱?？凭曋R產權代理有限公司 12211
• 代理人: 王雨杰

本發明提供了一種高安全結構鋰電池的正極極片，包括A型電極、B型電極或C型電極中的至少一種；所述的A型電極的雙面均涂布有高能量電極材料，所述的B型電極的雙面均涂布有高安全電極材料，所述的C型電極的雙面分別涂布有高能量電極材料與高安全電極材料。本發明所述的高安全結構鋰電池在電芯發生熱失控時，安全功能正極涂層面，在電芯升溫初期過程不參與放熱同時吸收一部分熱量，當熱失控電芯溫度達到安全功能正極分解放熱溫度時，熱失控開始電芯內部電極層間快速擴展時，安全電極可以起到阻隔熱量傳遞，延長熱失控時間，降低熱失控爆發強度。

技術領域

本發明屬于鋰電池領域，尤其是涉及一種高安全結構鋰電池。

背景技術

新能源汽車市場快速發展，鋰電池得到大量的應用。隨著新能源汽車的推廣，人們對新能源汽車提出了更高續航里程要求。為了能滿足高續航要求，就需要提高電池的能量密度。目前主要的技術路線是通過高鎳、高電壓正極材料、硅負極材料等，而正極材料的高克容量提升，同時帶來的問題就是熱穩定下降。產生的問題就是高能量密度電池安全性下降。

經驗證鋰電池的熱失控起火，一般是在70-90℃首先負極SEI膜分解，電解液與負極活性Li&LiC₆發生放熱反應。該反應熱持續對電芯進行加熱，在電芯內部會形成層間溫度梯度，中心層的溫度最高。當溫度達到正極分解溫度時，正極發生分解放熱并釋放氧氣與電解液發生放熱反應。當中心正極開始參與放熱時，熱量在電芯內部層間快速擴展。電芯進入加速熱失控階段，最終引發造成電芯起火。

目前，鋰電池安全設計主要從體系設計方面提高，一般通過使用熱穩定性更高的正負極材料、具有阻燃功能的電解液、高熔點隔膜、陶瓷涂層隔膜、負極陶瓷表面涂覆、正極極耳陶瓷涂覆、PTC添加劑等。而以上安全措施主要作用是避免電池熱失控的發生或抑制熱失控起火，并沒有從解決反應熱在電芯內部傳遞與蓄積核心問題。如果電芯熱失控內部擴展過快，電芯內部的能量短時間內爆發出來，會加大鋰電池熱失控的危險性。

發明內容

有鑒于此，本發明旨在提出一種高安全結構鋰電池，采用不同功能電極設計及制作工藝，實現對電芯內部的熱量傳遞與蓄積進行控制，使電芯具備較高能量密度的同時，提高電芯熱失控安全性，兼具低成本的優勢。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種高安全結構鋰電池的正極極片，包括A型電極、B型電極或C型電極中的至少一種；

所述的A型電極的雙面均涂布有高能量電極材料，所述的B型電極的雙面均涂布有高安全電極材料，所述的C型電極的雙面分別涂布有高能量電極材料與高安全電極材料。

進一步，所述的高能量電極材料由包括如下原料制成：高克容量正極材料、導電劑、粘結劑和溶劑，其中，所述的高克容量正極材料的質量為高克容量正極材料、導電劑、粘結劑的總質量的90-98％；

所述的高克容量正極材料為LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂、LiNi_1-x-yCo_xAl_yO₂、LiNiO₂或LiCoO₂中的至少一種，其中，x與y的取值范圍分別為0≤x≤1，0≤y≤1；