[發明專利]一種高安全鋰離子電池

在審

• 申請號: 201811071746.6
• 申請日: 2018-09-14
• 公開（公告）號: CN109119681A
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發明（設計）人: 李亞楠;楊幸遇;劉文明;張磊;李文斌
• 申請（專利權）人: 中航鋰電技術研究院有限公司;中航鋰電（洛陽）有限公司
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M4/66;H01M4/80;H01M10/42
• 代理公司: 常州市英諾創信專利代理事務所(普通合伙) 32258
• 代理人: 謝新萍;王美華

本發明屬于鋰離子電池領域，具體涉及一種高安全的鋰離子電池。采用含有溝槽、刻痕、腐蝕坑、激光孔、編織孔或其它缺陷的鋁箔作為正極集流體制成鋰離子電池，尤其是高能量密度鋰離子電池，包括但不僅限于三元鋰離子電池、磷酸鐵鋰鋰離子電池。本發明通過采用含缺陷的鋁箔作為正極集流體制成的鋰離子電池，在針刺時，形成較少的劈鋒和毛刺，減少內短路的形成，從而提高鋰離子電池的針刺安全性。測試結果表明，采用上述含缺陷鋁箔的三元鋰離子電池，在針刺時安全性得到明顯改善，同時能兼顧電性能。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池領域，特別涉及一種高安全鋰離子電池。

背景技術

鋰離子電池具有高的能量密度和循環效率、低自放電、無記憶效應等優點，在動力電池方面具有廣闊的應用前景。目前，許多汽車生產廠家均選擇鋰離子電池作為電動汽車的動力電源，推出了自己品牌型號的電動汽車。電動汽車作為一種交通工具，其續駛里程、加速性能、安全性能等是大家關注的重點，而這些方面主要取決于動力電池的性能，集中在能量密度、功率密度、循環壽命、安全性等方面。

高能量密度鋰離子電池在續駛里程上具有明顯優勢，與此同時，隨之帶來的安全性隱患也成為大家關注的焦點。因此，提高鋰離子電池的安全性，是關乎高能量密度鋰離子電池在動力電源領域廣泛應用的關鍵前提，也是目前研究的熱點方向之一。

在評估鋰離子電池安全性的各種濫用條件中，針刺是最為苛刻的濫用條件之一，也是鋰離子電池安全測試的常見失效形式之一。針刺引起的內短路有四種短路模式：正極-負極、鋁箔-負極、銅箔-正極、鋁箔-銅箔。已有研究表明，鋁箔-負極這種短路模式放熱量最大，是針刺過程內短路產生熱量的主要來源。原因在于，鋁箔、負極膜片的電阻率較小，接觸時會產生巨大的短路電流，瞬間產生較大的熱量匯聚于短路點，會引發嚴重的熱失控。因此，減少鋁箔-負極膜片短路接觸，從而降低針刺內短路產熱，是提高針刺安全性的有效途徑。

目前，提高鋰離子電池針刺安全性的手段主要包括：電解液添加劑、絕緣/阻燃涂層、PTC涂層、馬甲結構、功能性結構蓋板等。

專利CN202817080U公開了一種鋰離子電池抗針刺結構電芯及其鋰離子電池，具體公開了鋰離子電池抗針刺結構電芯，正負極表面分別附有涂層，且在卷繞結構的正負極末端分別增加一整圈保護片，保護片實質上是集流體，構成了馬甲結構，在針刺時在電芯外側先形成短路點，將電流引到電芯外側，消耗部分電量，并將熱量快速發散出去，這種結構對于一定容量和體系的電池能夠起到一定的抗針刺作用，但對于高能量密度鋰離子電池作用有限。

專利CN104409681 A公開了一種含PTC涂層的鋰離子電池極片的制備方法，具體公開了在集流體上涂布包含正極或負極活性物質的漿料之前，預先在集流體上涂布具有溫度敏感性的預涂層，該預涂層內包含粘結劑、正溫度系數材料、以及導電劑，在常溫時預涂層導電性良好，當溫度升高時，電阻急劇上升，電子轉移速度降低，防止電池進一步升溫，從而提高鋰離子電池的安全性。但是由于針刺熱失控瞬間發生，該涂層的作用機制往往來不及起作用，不能起到有效地提高針刺安全性的作用。

專利CN104966840 A公開了一種高安全性的鋰離子電池正極集流體及其制備方法與鋰離子電池。具體公開了表面覆有一層多孔氧化鋁的鋁箔，及采用這種鋁箔的鋰離子電池，該鋁箔表面的氧化鋁層采用電化學氧化的方法制備，含有通孔+盲孔的結構，通過氧化鋁的電阻較大的特性，降低電池內短路時的電阻值，從而減少產熱。該方法的不足之處在于，在電池正常使用時，電池內阻偏高，影響電性能。

因此，針對提高鋰離子電池的針刺安全性這一難題，尚待進一步提出有效的解決方案。

發明內容

本發明的目的在于針對鋰離子電池、尤其是高能量密度三元鋰離子電池安全性較差的不足，提出了一種能夠改善針刺安全性、同時兼顧電性能的鋰離子電池。

本發明的技術方案為：采用含缺陷的鋁箔作為正極集流體制備鋰離子電池，用于改善鋰離子電池針刺安全性。