一種具有熱動保護作用的鋰離子電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是設(shè)及一種具有熱作動保護作用的裡離子電池，特別是設(shè)及一種具有熱作 動安全機制的高安全性二次裡離子電池及其制造方法，屬于二次裡離子電池。
【背景技術(shù)】
[0002] 裡離子電池在計算機、通訊及消費性電子等3C產(chǎn)品上已得到廣泛運用，在電動 車、大型儲能領(lǐng)域的運用也正在普及，但是，由于裡離子電池系統(tǒng)使用的耐高電壓有機電解 液溶劑具有較強的可燃性，且高電容量正/負極活性物質(zhì)在溫度上升時，會分解放出大量 熱量，使得裡電池在不當使用時所產(chǎn)生的熱，可能會引燃有機溶劑，有較高的危險性，甚至 起火爆炸；此外，裡離子電池在充放電過程中，由于正極材料結(jié)構(gòu)的崩解或產(chǎn)生相變化，都 會使正極材料結(jié)構(gòu)中的氧脫出，而運些脫出的氧會與電解液起反應(yīng)作用，使電池內(nèi)部溫度 瞬間升高，造成裡離子二次電池的安全問題，因此研究人員，愈來愈重視因此該類裡電池應(yīng) 用產(chǎn)品對因意外穿刺或外力沖擊破壞因素所造成的內(nèi)短路極速放熱的熱失控及電池爆炸 等現(xiàn)象的風險避免。高安全性r然成為高電壓、高能量密度和高容量的電池必須克服及解 決的課題，尤其是在路上行走的電動車一-電動車容易受車禍所產(chǎn)生的撞擊而使電池擠壓 變形。
[0003] 已知文獻和專利中，多是對裡電池正極材料作表面改性W提升安全性作法，如利 用金屬氧化物或金屬氣化物包覆在LiM〇2 (M代表過渡金屬）表面，此方法可W提升材料結(jié) 構(gòu)穩(wěn)定性，降低材料與電解液間的放熱量，達到安全提升目的，不過，引入金屬氧化物或金 屬氣化物在電極材料表面所形成的保護膜，其本身不具有熱作動安全機制，且也無法有效 抑制脫氧現(xiàn)象，其對因外加環(huán)境因素引發(fā)的內(nèi)短路，例如意外穿刺或外力沖擊破壞，所引發(fā) 瞬間高熱而造成電池爆炸的風險仍未有效降低。
[0004] 專利CN101807724提供了一種具有熱動保護作用的裡電池，該電池采用的是雙 馬來酷亞胺寡聚物作為熱動保護劑提高電池的安全性，但是顯然，該系統(tǒng)采用的熱動保護 劑不能應(yīng)用于電解液。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種電解液改性的高安全性裡離子電池，通常雙馬來酷亞 胺單體是不溶于電解液的，但是本發(fā)明采用的雙馬來酷亞胺具有-ORi與-OR2基團，提高了 其溶解度，故而可W應(yīng)用于電解液而不影響電池性能；該電池的安全性能得到強化，制造方 法也比較簡單。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是運樣實現(xiàn)的：一種電解液改性的高安全 性裡離子電池，包括： (A)正極極板 (B)負極極板 (C)隔膜 (D)電解液 其中正極極板所含電池正極材料為LiMri2〇4、LiFeP〇4或者LiNi xC〇yMn,03 (x+y+z=l， 0《x，y, z《0)，包括LiMn〇2、LiCo〇2;電池負極極板所含電池負極材料為碳或者 LiJi5〇i2;正極極板和負極極板所用的導(dǎo)電添加劑為碳黑、石墨、或者乙烘黑，石墨締，碳納 米管，氣相生長碳纖維（VGCF)，粘結(jié)劑為聚偏氣乙締PVDF，簇甲基纖維素CMC或者下苯橡膠 SBR ;其特征在于：電池的電解液中含有熱動保護劑，當該電池升溫至一定溫度即熱動溫度 時，該熱動保護劑進行交聯(lián)反應(yīng)W阻障熱失控，一般地，該熱動溫度為80°C -280°C ; 該電池依靠含有的熱動保護劑起到安全保護作用，該熱動保護劑為如式（I)所示的雙 馬來酷亞胺A，或者如式（II)結(jié)構(gòu)的雙馬來酷亞胺B :
其中，Ri,Rz=H,或者R，或者-C(O)-R,R為CA,X=I~9,y=3~19 一般地，R 為甲基（-邸3)，乙基（-〔2馬)，（-〔3&)，（-C4H9)，（-CsH。），（-CeH。），
[0007] 所述的熱動保護劑溶解于電解液中，其含量為0.P/c^lO%重量份數(shù)。
[000引一般地，該電解液所用電解質(zhì)鹽為LiPFe,S氣甲橫酸裡（LiOTf),雙S氣甲燒橫酷 亞胺裡（LiTFSI),雙乙二酸棚酸裡（LiBOB)等，溶劑為EC，EMC，DMC，DEC, PC等，電解液中 的熱動保護劑含量為0. P/c^lO%，同時也可W添加一些功能添加劑，如阻燃添加劑，低溫添加 劑，局電壓添加劑等； 本發(fā)明的積極效果在于采用的雙馬來酷亞胺具有-ORi與-OR2基團，提高了其溶解度， 故而可W應(yīng)用于電解液而不影響電池性能；是將電極正極或者負極材料、導(dǎo)電添加劑通過 粘結(jié)劑制成正極極板或者負極極板，而熱動保護劑溶解于電解液中，在受熱達到一定溫度 時，該熱動保護劑即發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，從而阻礙熱失控的發(fā)生。
【附圖說明】
[0009] 圖1 :雙馬來酷亞胺A分子交聯(lián)示意圖。
【具體實施方式】
[0010] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步的描述，在下述的具體實施例中，給出 了大量具體的細節(jié)W便于更為深刻的理解本發(fā)明；然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易 見的是，本發(fā)明可W無需一個或多個運些細節(jié)而得W實施。
[0011] 實施例1: 正極材料：LiFeP〇4/PVDF/VGCF=90/4/6 ; 負極材料：石墨 /PVDF/VGCF=91/4/5 ; 隔膜：陽微孔膜； 電解液：1MLiPFe,溶劑EC/DMC/EMC(v/v/v=l/l/l)。
[001引 電池類型：軟包電池lOAh。
[0013] 本實施例作為W下實施例的對比例。
[0014] 實施例2: 正極材料：LiFeP〇4/PVDF/VGCF=90/4/6 ; 負極材料：石墨 /PVDF/VGCF=91/4/5 ; 隔膜：陽微孔膜； 電解液：1MLiPFe,溶劑EC/DMC/EMC(v/v/v=l/l/l)，加入含量為0. 1%的添加劑A，A中 Ri, Rz為苯基（-Cfft)。
[001引 電池類型：軟包電池，6Ah。
[0016] 與對比例同時做穿刺實驗，對比例起火，而實施例2不起火。
[0017] 實施例3: 正極材料：LiFeP〇4/PVDF/VGCF=90/4/6 ; 負極材料：石墨 /PVDF/VGCF=91/4/5 ; 隔膜：陽微孔膜； 電解液：1MLiPFe,溶劑EC/DMC/EMC(v/v/v=l/l/l)，加入含量為0. 1%的添加劑B，B中 Ri, Rz為苯基（-Cfft)。
[001引 電池類型：軟包電池，SAh。
[0019] 與對比例同時做穿刺實驗，對比例起火，而實施例3不起火。
[0020] 實施例4: 正極材料：LiFeP〇4/PVDF/VGCF=90/4/6 ; 負極材料：石墨 /PVDF/VGCF=91/4/5 ; 隔膜：陽微孔膜； 電解液：1MLiPFe,溶劑EC/DMC/EMC(v/v/v=l/l/l)，加入含量為10%的添加劑A，A中 的Ri, Rz為壬基（-C化9)。
[0021] 電池類型：軟包電池，6Ah。
[0022] 與對比例同時做穿刺實驗，對比例起火，而實施例4不起火。
[002引 實施例5: 正極材料：LiF