專(zhuān)利名稱(chēng)：一種安全鋰離子電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種安全鋰離子電池。
背景技術(shù)：
按照國(guó)軍標(biāo)GJB2374-95鋰電池安全要求和國(guó)軍標(biāo)GJB4477-2002鋰離子蓄電池組通用規(guī)范，QC/T743-2006電動(dòng)汽車(chē)用鋰離子蓄電池標(biāo)準(zhǔn)要求，鋰離子電池在過(guò)充、過(guò)放、短路、擠壓、針刺、跌落等濫用試驗(yàn)時(shí)，必須確保鋰離子電池不發(fā)生燃燒或者爆炸，究其原因其實(shí)就是控制大量的能量短時(shí)間釋放，即控制熱失控。以針刺為例說(shuō)明
鋰離子電池由正極、負(fù)極、隔膜和電解液組成，手機(jī)、筆記本電腦用單體鋰離子電池容量一般較小，在2Ah左右，采用常規(guī)方法基本可保證安全。電動(dòng)自行車(chē)、電動(dòng)汽車(chē)等動(dòng)力電池容量一般較大，在IOAh 300Ah之間，由于單體容量高，內(nèi)部的導(dǎo)熱差熱量不均勻等原因，無(wú)法達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)。電池給負(fù)載提供電源時(shí)，正、負(fù)極通過(guò)負(fù)載實(shí)現(xiàn)電子連接，電流在額定范圍內(nèi)，大容量電池內(nèi)阻小，產(chǎn)生的焦耳熱少，電池溫升小，確保正常使用。但電池被導(dǎo)電性物針刺時(shí)， 正、負(fù)極通過(guò)導(dǎo)電針直接短路。導(dǎo)致介于正、負(fù)極的導(dǎo)電針部分電流增大150倍以上，該處的焦耳熱增大22500倍，過(guò)量的熱無(wú)法傳出，局部高溫使其周?chē)母裟と刍?，?dǎo)致正負(fù)極活性物的短接?；钚晕锏母咦?，又產(chǎn)生高溫，導(dǎo)致隔膜進(jìn)一步熔化。而產(chǎn)生的熱導(dǎo)致電解液氣化，電池內(nèi)壓增加，過(guò)量的氣體無(wú)法通過(guò)安全氣閥排除，導(dǎo)致電池著火甚至爆炸。目前中科萊紡成都公司生產(chǎn)的陶瓷隔膜，在電池?zé)崾Э貢r(shí)可降低隔膜的收縮，同時(shí)提高收縮溫度，但沒(méi)有從根本上控制熱失控，電池容量較小時(shí)可實(shí)現(xiàn)不著火不爆炸，但容量相對(duì)較大時(shí)仍然存在著火和爆炸的可能性。18650電芯采用頂蓋下預(yù)置PTC，在溫度足夠高時(shí)，PTC阻值可提高1000倍以上， 能有效保護(hù)電芯外部短路，但對(duì)于針刺等內(nèi)部短路無(wú)任何效果，對(duì)于非18650體系幾乎不用PTC方案。能量釋放必須要有回路，包括電子回路和離子回路，切斷任何一條回路，就有可能使電池安全?，F(xiàn)有技術(shù)中，不論是方形疊片電池還是卷繞式電池，電極活性材料中都必須添加導(dǎo)電劑。目前，導(dǎo)電劑一般采用導(dǎo)電石墨或乙炔黑，粒徑在3 10微米。本發(fā)明從電極活性材料中添加導(dǎo)電劑入手，研究確保安全的鋰離子電池，本案由此產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可確保安全的鋰離子電池。為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案是
一種安全鋰離子電池，在電極活性材料中添加復(fù)合導(dǎo)電劑，其中，復(fù)合導(dǎo)電劑是由基體材料和表層材料組成的顆粒，基體材料采用聚乙烯，表層材料采用導(dǎo)電聚合物，復(fù)合導(dǎo)電劑按重量百分比計(jì)占電極活性材料的1 10%，最佳占2 5%。所述復(fù)合導(dǎo)電劑顆粒的粒徑為1 10微米，最佳為3 5微米。所述導(dǎo)電聚合物是聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚苯撐、聚苯撐乙烯或聚雙炔。所述電極活性材料是指正極活性材料或負(fù)極活性材料，不論復(fù)合導(dǎo)電劑添加哪個(gè)電極活性材料中，都具有同樣的效果。所述電極活性材料中還可添加導(dǎo)電石墨或乙炔黑。采用上述方案后，本發(fā)明不僅可在過(guò)充、過(guò)放、短路、擠壓、針刺或跌落而導(dǎo)致鋰電池過(guò)熱時(shí)，利用電極活性材料中添加的復(fù)合導(dǎo)電劑基體材料聚乙烯由于受熱而熔融，從而導(dǎo)致聚乙烯微粒表面的導(dǎo)電高分子材料破壞而失去導(dǎo)電性(低密度聚乙烯微粒，熔融溫度在90 110°C，即當(dāng)溫度達(dá)到90°C時(shí)開(kāi)始熔融，到110°C時(shí)完全熔融成液體，由于導(dǎo)電聚合物是依附在聚乙烯表面上的，所以當(dāng)基體材料熔融后，皮之不存毛將焉附，復(fù)合導(dǎo)電劑失去導(dǎo)電能力)，提高安全性；同時(shí)，還可在鋰離子電池內(nèi)部短路和外部短路引起的電池?zé)崾Э貢r(shí)，在一定溫度條件下使復(fù)合導(dǎo)電劑熔融而失去導(dǎo)電性能，從而切斷電子電路，確保電池安全。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
鈷酸鋰/石墨電池，正極材料配比中，聚吡咯復(fù)合導(dǎo)電劑占4%，乙炔黑占1%，電池容量 60Ah,電池循環(huán)壽命不低于1000次，電池根據(jù)國(guó)軍標(biāo)和電動(dòng)汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行安全測(cè)試，不著火不爆炸。實(shí)施例2
錳酸鋰/石墨電池，正極材料配比中，聚苯撐乙烯復(fù)合導(dǎo)電劑占5%，電池容量300Ah， 電池循環(huán)壽命不低于1800次，電池根據(jù)國(guó)軍標(biāo)和電動(dòng)汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行安全測(cè)試，不著火不爆炸。實(shí)施例3
三元材料/石墨電池，正極材料配比中，聚噻吩復(fù)合導(dǎo)電劑占6%，電池容量90Ah，電池循環(huán)壽命不低于1500次，電池根據(jù)國(guó)軍標(biāo)和電動(dòng)汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行安全測(cè)試，不著火不爆炸。對(duì)比例
三元材料/石墨電池，正極材料配比中，導(dǎo)電石墨占3%，乙炔黑占2%，電池容量90Ah，電池循環(huán)壽命不低于1650次，電池根據(jù)國(guó)軍標(biāo)和電動(dòng)汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行安全測(cè)試，著火并爆炸。以下再給出更多實(shí)例列表說(shuō)明復(fù)合導(dǎo)電劑的效果。
權(quán)利要求
1.一種安全鋰離子電池，其特征在于在電極活性材料中添加復(fù)合導(dǎo)電劑，復(fù)合導(dǎo)電劑是由基體材料和表層材料組成的顆粒，基體材料采用聚乙烯，表層材料采用導(dǎo)電聚合物， 復(fù)合導(dǎo)電劑按重量百分比計(jì)占電極活性材料的1 10%。
2.如權(quán)利要求1所述的一種安全鋰離子電池，其特征在于復(fù)合導(dǎo)電劑按重量百分比計(jì)占電極活性材料的2 5%。
3.如權(quán)利要求1所述的一種安全鋰離子電池，其特征在于復(fù)合導(dǎo)電劑顆粒的粒徑為 1 10微米。
4.如權(quán)利要求3所述的一種安全鋰離子電池，其特征在于復(fù)合導(dǎo)電劑顆粒的粒徑為 3 5微米。
5.如權(quán)利要求1所述的一種安全鋰離子電池，其特征在于導(dǎo)電聚合物是聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚苯撐、聚苯撐乙烯或聚雙炔。
6.如權(quán)利要求1所述的一種安全鋰離子電池，其特征在于電極活性材料是指正極活性材料或負(fù)極活性材料。
7.如權(quán)利要求1所述的一種安全鋰電池，其特征在于電極活性材料中還添加了導(dǎo)電石墨或乙炔黑。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種安全鋰離子電池，在電極活性材料中添加復(fù)合導(dǎo)電劑，其中，復(fù)合導(dǎo)電劑是由基體材料和表層材料組成的顆粒，基體材料采用聚乙烯，表層材料采用導(dǎo)電聚合物，復(fù)合導(dǎo)電劑按重量百分比計(jì)占電極活性材料的1～10%，最佳占3～6%。本發(fā)明不僅可在過(guò)充、過(guò)放、短路、擠壓、針刺或跌落而導(dǎo)致鋰離子電池過(guò)熱時(shí)，利用電極活性材料中添加的復(fù)合導(dǎo)電劑受熱熔融，失去導(dǎo)電性而導(dǎo)致活性材料電阻增大，提高安全性；同時(shí)，還可在鋰離子電池內(nèi)部短路和外部短路引起的電池?zé)崾Э貢r(shí)，在一定溫度條件下使復(fù)合導(dǎo)電劑熔融而失去導(dǎo)電性能，從而切斷電子電路，確保電池安全。
文檔編號(hào)H01M10/0525GK102324554SQ20111026036
公開(kāi)日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月5日
發(fā)明者俞會(huì)根, 唐芬, 姜榮軍 申請(qǐng)人:廈門(mén)華戎能源科技有限公司