CN103840213A - 一种高安全锂离子电池及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高安全锂离子电池及其制作方法，其步骤包括，制作软包装锂离子电池单体电芯；将制作好的单个或者多个软包装锂离子电池单体电芯装入电池外壳内，密封；用泵将电池内的空气抽出，呈真空状态，充入惰性气体，保持电池内部为正压，然后封口，电池制作完成。本发明提供了一种通过充入惰性气体保持正压的锂离子电池及其制作方法，从根本上杜绝由电池体系破坏-电池外部氧气的进入而引发的燃烧甚至爆炸等安全隐患，大大提升了电池的安全性能。

Description

一种高安全锂离子电池及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种高安全锂离子电池及其制作方法，尤其涉及一种充气保持正压的锂离子电池，属于锂离子电池技术领域。
背景技术
锂离子电池由于具有能量密度大、输出电压高、循环寿命长、环境污染小等优点，在小型数码电子产品中获得了广泛应用，在电动汽车、航空航天等领域也具有广阔的应用前景。然而，近年来关于锂离子电池引发的火灾甚至爆炸的报道己屡见不鲜，锂离子电池的安全问题引起人们普遍的关注。锂离子电池出现安全事故，主要是由电极和电解液间的化学反应引起的。电解液的溶剂为有机碳酸酯类化合物，它们具有高活性，极易燃烧。处于充电态的电池正极材料为强氧化性化合物，同时处于充电态的负极材料为强还原性化合物。在滥用情况下，如过充、过热和短路等，高氧化性正极材料稳定性通常较差，易释放出氧气，而碳酸酯极易与氧气反应，放出大量的热和气体；产生的热量会进一步加速正极的分解，产生更多的氧气，促进更多放热反应的进行；同时强还原性的负极的活泼性接近金属锂，与氧接触会立即燃烧并引燃电解液、隔膜等；另外如果电池受到强力挤压、针刺等情况均有可能发生起火或者爆炸。所以这里可将锂离子电池的安全问题分为两个层次：一是封闭的锂离子电池体系未被破坏，但是有潜在发生危险的可能，主要涉及到材料的热稳定性；二是电池体系已经遭到破坏，在易燃的电解液和电池外部的氧气作用下，可能发生燃烧甚至爆炸的危险。第一个层次主要是提高各材料组分的热稳定性，本发明从第二层次方面出发，目的在于提供一种通过充气保持正压的锂离子电池及其制作方法，从根本上杜绝因为电池体系破坏-电池外部氧气的进入而引发的燃烧甚者爆炸等安全隐患，保证了电池的安全。
发明内容
本发明的目的在于提供一种通过充气保持正压的锂离子电池及其制作方法，从根本上杜绝由电池体系破坏-电池外部氧气的进入而引发的燃烧甚至爆炸等安全隐患，大大提升了电池的安全性能。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种高安全锂离子电池的制作方法，其具体步骤为：
（1）   制作软包装锂离子电池单体电芯；
（2）   将制作好的单个或者多个软包装锂离子电池单体电芯装入电池外壳内，密封；
（3）   用泵将电池内的空气抽出，呈真空状态后，充入惰性气体，保持电池内部为正压，然后封口，电池制作完成。
进一步，所述步骤（3）中充入的惰性气体可为高纯度的氮气或氩气或二氧化碳。
进一步，所述步骤（3）中电池内部正压的范围为0.01-0.15MPa。
进一步，所述步骤（2）中电池外壳可以为钢壳或铝壳或镀镍铁等金属壳，还可以为塑料胶壳。
更进一步，所述步骤（1）中软包装锂离子电池单体电芯可采用卷绕方式或叠片方式制得。
利用本方法制作的高安全锂离子电池，包括电芯、内包装膜壳和外壳。
进一步，所述的高安全锂离子电池外壳为钢壳或铝壳或镀镍铁等金属壳，还可以为塑料胶壳。
更进一步，所述内包装膜壳为铝塑膜或金属塑料复合膜。
本发明具有以下优点：本发明提供了一种通过充入惰性气体保持内部正压的锂离子电池及其制作方法，从根本上杜绝由电池体系破坏-电池外部氧气的进入而引发的燃烧甚至爆炸等安全隐患，大大提升了电池的安全性能。
附图说明
图1为本发明的方法流程图。
图2为本发明的锂离子电池针刺后的效果图。
图3为传统的锂离子电池针刺后的效果图。
图中：1-锂离子电池，2-钢针。
具体实施方式
图1为本发明的方法流程图，一种高安全锂离子电池及其制作方法，其具体步骤为：
（1）   制作软包装锂离子电池单体电芯；
（2）   将制作好的单个或者多个软包装锂离子电池单体电芯装入电池外壳内，密封；
（3）   用泵将电池内的空气抽出，呈真空状态后，充入惰性气体，保持电池内部为正压，然后封口，电池制作完成。
所述软包装锂离子电池单体电芯的制作方法可采用卷绕方式或叠片方式制得，其制作方式按行业内所熟知的软包装锂离子电池单体电芯，并无特殊限制。所述的电池外壳优选为钢壳或铝壳或镀镍铁等金属壳，还可以为塑料胶壳。所述充入的惰性气体优选为高纯度的氮气或氩气或二氧化碳。对于电池内部压力的要求是既要保持有微正压又不至于电池鼓胀，影响美观，所以电池内部正压的范围优选为0.01-0.15MPa。根据本发明的制作方法制作出的高安全锂离子电池，包括电芯、内包装膜壳和外壳，所述的内包装膜壳优选为铝塑膜或金属塑料复合膜。
下面将结合具体实施例对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
实施例1
利用本发明的方法制作电池容量为60Ah高安全锂离子电池，可按以下步骤实施：
（1）   采用卷绕或叠片方式制作3个电池容量为20Ah的软包装锂离子电池单体电芯；
（2）   将3个电池容量为20Ah的软包装锂离子电池单体电芯装入钢壳内，密封；
（3）   用泵将电池内部空气抽出，呈真空状态，充入99.999%的高纯氮气，保持电池壳内的压力为0.15MPa，封口，电池制作完成。
实施例2
利用本发明的方法制作电池容量为50Ah高安全锂离子电池，可按以下步骤实施：
（1）   采用卷绕或叠片方式制作2个电池容量为20Ah的软包装锂离子电池单体电芯和1个电池容量为10Ah的软包装锂离子电池单体电芯；
（2）   将3个软包装锂离子电池单体电芯装入塑料壳内，密封；
（3）   用泵将电池内部空气抽出，呈真空状态，充入99.999%的高纯氩气，保持电池壳内的压力为0.01MPa，封口，电池制作完成。
实施例3
利用本发明的方法制作电池容量为10Ah高安全锂离子电池，可按以下步骤实施：
（1）   采用卷绕或叠片方式制作1个电池容量为10Ah的软包装锂离子电池单体电芯；
（2）   将单个10Ah的软包装锂离子电池单体电芯装入铝壳内，密封；
（3）   用泵将电池内部空气抽出，呈真空状态，充入99.8%的二氧化碳气体，保持电池壳内的压力为0.1MPa，封口，电池制作完成。
为了检验利用本发明方法制作出的锂离子电池的安全性，对锂离子电池做针刺实验。图2是本发明的锂离子电池针刺后的效果图，图3是传统锂离子电池针刺后的效果图。由于本发明通过充入惰性气体保持电池内部呈正压力，在遇到针刺时，内部的气体会向外排出，从根本上杜绝了由电池体系破坏-电池外部氧气的进入而引发的燃烧甚至爆炸等安全隐患，大大提升了电池的安全性能。但传统的锂离子电池在针刺时，则是外面的空气进入电池内部，从而容易引发燃烧甚至爆炸。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适合于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种高安全锂离子电池的制作方法，其特征在于，其具体步骤为：
制作软包装锂离子电池单体电芯；
将制作好的单个或者多个软包装锂离子电池单体电芯装入电池外壳内，密封；
用泵将电池内的空气抽出，呈真空状态后，充入惰性气体，保持电池内部为正压，然后封口，电池制作完成。
2.根据权利要求1所述的一种高安全锂离子电池的制作方法，其特征在于：所述步骤（3）中充入的惰性气体可为高纯度的氮气或氩气或二氧化碳。
3.根据权利要求1所述的一种高安全锂离子电池的制作方法，其特征在于：所述步骤（3）中电池内部正压的范围为0.01-0.15MPa。
4.根据权利要求1所述的一种高安全锂离子电池的制作方法，其特征在于：所述步骤（2）中电池外壳可以为钢壳或铝壳或镀镍铁等金属壳，还可以为塑料胶壳。
5.根据权利要求1所述的一种高安全锂离子电池的制作方法，其特征在于：所述步骤（1）中软包装锂离子电池单体电芯可采用卷绕方式或叠片方式制得。
6.根据权利1-5中任意一项所述的高安全锂离子电池的制作方法所制作的高安全锂离子电池，其特征在于：所述锂离子电池包括电芯、内包装膜壳和外壳。
7.根据权利要求6所述的一种高安全锂离子电池，其特征在于：所述外壳为钢壳或铝壳或镀镍铁等金属壳，还可以为塑料胶壳。
8.根据权利要求6所述的一种高安全锂离子电池，其特征在于：所述内包装膜壳为铝塑膜或金属塑料复合膜。
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