[發(fā)明專利]夾心電極及電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010690607.2
• 申請(qǐng)日: 2020-07-17
• 公開（公告）號(hào): CN112018390B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮旭寧;盧蘭光;王賀武;韓雪冰;歐陽(yáng)明高
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/62
• 分類號(hào): H01M4/62;H01M4/13;H01M10/0525;H01M10/42
• 代理公司: 北京華進(jìn)京聯(lián)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11606
• 代理人: 魏朋

本申請(qǐng)涉及一種夾心電極及電池。所述夾心電極包括電極殼體和化學(xué)抑制劑。所述電極殼體圍構(gòu)形成第一空間。所述化學(xué)抑制劑收納于所述第一空間。所述化學(xué)抑制劑的氣化溫度低于電池?zé)崾Э氐挠|發(fā)溫度。在電池發(fā)生熱失控之前，所述化學(xué)抑制劑氣化膨脹，并沖破所述電極殼體。所述化學(xué)抑制劑擴(kuò)散到電池電解液。所述化學(xué)抑制劑用于抑制電池?zé)崾Э貢r(shí)的氧化還原反應(yīng)，降低了所述電池內(nèi)部產(chǎn)生熱量速率，避免熱量堆積。進(jìn)而所述夾心電極提高了電池的安全性。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種夾心電極及電池。

背景技術(shù)

當(dāng)對(duì)鋰離子電池進(jìn)行充電時(shí)，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經(jīng)過(guò)電解液運(yùn)動(dòng)到負(fù)極。而作為負(fù)極的碳呈層狀結(jié)構(gòu)，它有很多微孔，達(dá)到負(fù)極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。同樣，當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行放電時(shí)(即我們使用電池的過(guò)程)，嵌在負(fù)極碳層中的鋰離子脫出。鋰離子運(yùn)動(dòng)回到正極。回正極的鋰離子越多，放電容量越高。

鋰電池的安全性是動(dòng)力電池最關(guān)注的問題之一。電池的安全性和電池組的設(shè)計(jì)、濫用條件有很大關(guān)系。對(duì)于單電池來(lái)講，安全性除了和正極材料有關(guān)，與負(fù)極，隔膜以及電解液都有很大關(guān)系。鋰電池的熱失控是由于電池內(nèi)部的產(chǎn)熱速率遠(yuǎn)大于散熱速率。鋰電池的熱失控會(huì)導(dǎo)致爆炸，甚至危害生命安全。

鋰離子電池的安全問題阻礙了其進(jìn)一步地向低成本、高比能量化的發(fā)展，成為了大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)的技術(shù)瓶頸。怎樣才能提高鋰離子電池的安全性是亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要針對(duì)才能提高鋰離子電池的安全性的問題，提供一種夾心電極及電池。

一種夾心電極包括電極殼體和化學(xué)抑制劑。所述電極殼體圍構(gòu)形成第一空間。所述化學(xué)抑制劑收納于所述第一空間。所述化學(xué)抑制劑用于抑制電池?zé)崾Э貢r(shí)的氧化還原反應(yīng)。所述化學(xué)抑制劑的氣化溫度低于電池?zé)崾Э氐挠|發(fā)溫度。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述化學(xué)抑制劑包括毒化劑。所述毒化劑包括使碳酸酯類電解液聚合的基團(tuán)。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述毒化劑包括使電池負(fù)極惰性化的基團(tuán)。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述毒化劑包括與活性氧或自由基結(jié)合的基團(tuán)。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述毒化劑至少包括胺類毒化劑或碳酸鹽類毒化劑中的一種。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述化學(xué)抑制劑還包括彌散劑。所述彌散劑的氣化溫度低于所述電池?zé)崾Э氐挠|發(fā)溫度。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述電極殼體的熔點(diǎn)高于所述電池?zé)崾Э氐挠|發(fā)溫度。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述彌散劑至少包括硝酸胍、碳酸氫銨、二茂鐵或硝酸銨中的一種。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述夾心電極還包括隔板。所述隔板設(shè)置于所述第一空間。所述隔板從所述第一空間中分隔出第二空間。所述毒化劑收納于所述第一空間。所述彌散劑收納于所述第二空間。

一種電池包括正極和負(fù)極。所述正極或所述負(fù)極中的至少一個(gè)為上述任意一個(gè)實(shí)施例所述的夾心電極。

本申請(qǐng)實(shí)施例提供的所述夾心電極，包括電極殼體和化學(xué)抑制劑。所述電極殼體圍構(gòu)形成第一空間。所述化學(xué)抑制劑收納于所述第一空間。所述夾心電極中所述化學(xué)抑制劑的氣化溫度低于電池?zé)崾Э氐挠|發(fā)溫度。電池在過(guò)充、過(guò)熱和短路時(shí)，電池內(nèi)部的所述氧化還原反應(yīng)加速，產(chǎn)生大量的熱量。電池內(nèi)部的溫度升高。所述化學(xué)抑制劑的溫度升高。所述化學(xué)抑制劑氣化體積膨脹。所述化學(xué)抑制劑沖破所述電極殼體。所述化學(xué)抑制劑擴(kuò)散到電池電解液。所述化學(xué)抑制劑用于阻斷電池?zé)崾Э貢r(shí)的氧化還原反應(yīng)，從而遏制了電池的熱失控。進(jìn)而所述夾心電極提高了電池的安全性。

附圖說(shuō)明