[發(fā)明專利]一種提高鋰離子電池安全性的復(fù)合箔材、其制備方法及用途

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011194224.2
• 申請(qǐng)日: 2020-10-30
• 公開（公告）號(hào): CN112366323A
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏禮勇;宋文鋒;馬忠龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蜂巢能源科技（無錫）有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/66
• 分類號(hào): H01M4/66;H01M4/04;H01M50/593;H01M4/13;H01M10/0525;H01M10/42
• 代理公司: 北京遠(yuǎn)智匯知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11659
• 代理人: 王巖

本發(fā)明提供了一種提高鋰離子電池安全性的復(fù)合箔材、其制備方法及用途，所述的復(fù)合箔材包括依次層疊設(shè)置的基材層、聚合物層和鋁箔層。所述的制備方法包括：在基材層表面涂覆聚合物溶液，干燥后形成聚合物層，在聚合物層表面沉積形成鋁箔層，得到所述的復(fù)合箔材。本發(fā)明提供的復(fù)合箔材主要用于提升電池的安全性，把鋰離子電池通常使用的銅箔與鋁箔更換為不銹鋼箔材，減少了生產(chǎn)成本，同時(shí)通過對(duì)箔材的重新設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提升了電芯的安全性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種提高鋰離子電池安全性的復(fù)合箔材、其制備方法及用途。

背景技術(shù)

鋰離子二次電池具有能量密度高、功率密度高、續(xù)航時(shí)間長等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛用于車用動(dòng)力電池，隨著電池的大規(guī)模應(yīng)用，安全性越來越突出。安全性仍然是制約鋰離子電池在高能量/高功率領(lǐng)域應(yīng)用的關(guān)鍵性因素。鋰離子電池的潛在安全性問題很大程度上影響了新能源車的推廣。

鋰離子電池已廣泛應(yīng)用各行各業(yè)，隨著應(yīng)用領(lǐng)域的推廣及使用體驗(yàn)的要求越來越高，終端客戶對(duì)鋰電池的安全性能要求也越來越高，目前行業(yè)內(nèi)也沒有能完全成熟改善鋰離子電池安全性能等產(chǎn)品。曾經(jīng)發(fā)生過的手機(jī)爆炸事件，雖然具體爆炸原因未排查清楚，但業(yè)內(nèi)分析很可能是其使用的高能量密度鋰電池的安全系數(shù)未滿足相關(guān)國際認(rèn)證的要求所致。

鋰離子電池因?yàn)榫哂懈弑饶芰俊o記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，近年來得到飛速發(fā)展。特別是隨著鋰離子電池逐步在EV純電動(dòng)汽車、低速電動(dòng)車等領(lǐng)域的應(yīng)用，鋰離子電池的安全性能和循環(huán)性能一直以來備受關(guān)注。因此，動(dòng)力鋰離子電池在濫用條件下的熱失控管理與控制一直是業(yè)內(nèi)研究和關(guān)注的重點(diǎn)。液態(tài)鋰離子電池中采用有機(jī)碳酸酯類的液體電解質(zhì)，易泄露，易燃燒，易爆炸，安全性不高，無法過針刺，針刺后電池易起火爆炸。

通常地，鋰離子電池發(fā)生熱失控的過程是：當(dāng)電芯在發(fā)生短路時(shí)候，瞬間短路大電流通過陰陽電極產(chǎn)生熱量，首先陽極SEI在達(dá)到一定溫度條件時(shí)開始自分解放熱，隨著熱量的累積，帶電態(tài)的石墨陽極與電解液進(jìn)行反應(yīng)放熱，同時(shí)再集聚熱量使得電芯溫度升高，當(dāng)電芯溫度升高到一定程度，充電態(tài)的陰極結(jié)構(gòu)發(fā)生坍塌，同時(shí)釋放游離的高反應(yīng)活性氧原子，釋放的氧原子同電極材料中的粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑輔材以及電芯中的電解液等發(fā)生反應(yīng)，瞬間釋放大量的熱，電池燃燒或者爆炸。

目前，在鋰離子電池中的防止電芯發(fā)生熱失控的安全防護(hù)手段主要有以下幾種：(1)通過隔膜的關(guān)斷功能來組織電流流通，起到降低熱失控的風(fēng)險(xiǎn)，這種方法的主要缺陷是在隔膜進(jìn)行關(guān)斷動(dòng)作之后，電芯也隨之報(bào)廢，不能再繼續(xù)使用，并且由于目前鋰離子電池所使用的隔膜是一種多孔聚烯烴膜，其關(guān)斷的機(jī)理主要是通過聚乙烯在溫度130℃熔融來起到關(guān)斷電流的作用，鋰離子電池在發(fā)生短路時(shí)內(nèi)部的溫度分布通常是不均勻的，因此會(huì)存在部分地方達(dá)到關(guān)斷溫度，而部分地方不能達(dá)到關(guān)斷溫度的情況出現(xiàn)，這樣就不能對(duì)整個(gè)電芯電流進(jìn)行截?cái)啵?2)通過CID泄壓安全閥進(jìn)行安全保護(hù)，當(dāng)電芯由于劇烈反應(yīng)或其他形式的反應(yīng)產(chǎn)生的氣體壓力達(dá)到CID斷裂閥值時(shí)，電芯CID斷裂起到保護(hù)電芯的作用。這種形式的保護(hù)同隔膜關(guān)斷類似，在保護(hù)作用發(fā)生之后，電芯就不能再繼續(xù)使用，為不可恢復(fù)型的保護(hù)。

CN106848383A公開了一種鋰離子電池，包括負(fù)極片和正極片，所述負(fù)極片上涂覆有化學(xué)惰性的有機(jī)聚合物涂層，所述有機(jī)聚合物涂層不溶于水，所述有機(jī)聚合物涂層的熔點(diǎn)為90～110℃，所述有機(jī)聚合物涂層在鋰離子電池發(fā)生熱失控時(shí)，熔化形成負(fù)極片表面的包覆層，隔絕正極片和負(fù)極片的接觸短路。

CN104347892A公開了一種安全性高的鋰電池，在不影響單包鋰電池片的化學(xué)性能的情況下，能很好的解決鋰電池外部針刺或鋰電池內(nèi)部短路以及降低鋰電池內(nèi)部熱量和電池形變的安全問題的一種安全性高的鋰電池。包括鋰電池本體，鋰電池本體包括若干塊單包鋰電池片，這若干塊單包鋰電池片依次串聯(lián)連接在一起，在相鄰兩層單包鋰電池片的連接線上分別串聯(lián)連接有斷路器；在單包鋰電池片的外側(cè)表面上包裹有隔熱密封布層，在隔熱密封布層的外表面上包裹有一號(hào)保護(hù)網(wǎng)片層，并在一號(hào)保護(hù)網(wǎng)片層的每個(gè)網(wǎng)孔內(nèi)密封裝有主體膠水；在一號(hào)保護(hù)網(wǎng)片層的外表面上包裹有二號(hào)保護(hù)網(wǎng)片層，在二號(hào)保護(hù)網(wǎng)片層的每個(gè)網(wǎng)孔內(nèi)密封裝有輔助膠水。