CN109326819A - 一种高安全性锂离子二次电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高安全性锂离子二次电池，包括外壳，外壳内设有多个叠置的电芯单元，电芯单元包括负极片和正极片，负极片和正极片之间设有隔膜，正极片的两侧表面上设有导电油墨层；导电油墨层的成分包括碳粉，PTC粉，分散剂PVDF，溶剂NMP，其中，碳粉的质量份为50%‑80%、PTC粉的质量份为20%‑50%、分散剂PVDF的质量份为1%‑5%。此锂离子二次电池在正常充放电时能正常运行，极片表面的导电油墨层中的碳粉能提供良好的导电性能。当电芯内部发生短路异常时，导电油墨层中的PTC粉会迅速作用内阻急速增大，从而起到降低电流直至隔断电路的作用，保证电芯的安全性。

Description

一种高安全性锂离子二次电池
技术领域
本发明涉及锂电池领域，尤其是一种高安全性锂离子二次电池。
背景技术
近年来，随着市场的发展，锂离子二次电池的应用越来越广，对电池安全性能的要求也越来越高，特别是对于动力电池，安全性能是我们首要解决的方向。而影响安全性的最主要的原因是电芯内部的短路，内部短路瞬间释放大量的能量经常会使外部的保护装置还来不及动作就导致了电芯的起火爆炸。
为此，市面上出现了一些安全性高的锂电池，例如，中国专利公告号为CN104347892 A公开了一种安全性高的锂电池，锂电池本体包括呈层叠状布置的若干块单包锂电池片，并且这若干块单包锂电池片从上到下依次串联连接在一起，并在相邻两层单包锂电池片的连接线上分别串联连接有断路器 ；在单包锂电池片的外侧表面上包裹有隔热密封布层，在隔热密封布层的外表面上包裹有一号保护网片层，并在一号保护网片层的每个网孔内密封装有主体胶水 ；在一号保护网片层的外表面上包裹有二号保护网片层，并在二号保护网片层的每个网孔内密封装有辅助胶水 ；在二号保护网片层的外表面上包裹有保护膜层，所述主体胶水与所述辅助胶水混合后会迅速凝固；这种结构主要是加强相邻单包锂电池片之间的强度，解决锂电池外部针刺或锂电池内部短路以及降低锂电池内部热量和电池形变的安全问题，但是实际上单个单包锂电池片内部的正极片和负极片之间实际上没有采取很好的绝缘保护措施，单包锂电池片还是容易出现短路的问题，以上专利只是提高了各个单包锂电池片之间的强度，没有针对单包锂电池片内部短路问题提出解决方案。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术存在的缺陷，提供一种高安全性锂离子二次电池。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种高安全性锂离子二次电池，包括外壳，外壳内设有多个叠置的电芯单元（同时适用于叠片及卷绕工艺），电芯单元包括负极片和正极片，负极片和正极片之间设有隔膜，正极片的两侧表面上设有导电油墨层；
导电油墨层的成分包括碳粉，PTC粉，分散剂PVDF，溶剂NMP，其中，碳粉的质量份为50%-80%、PTC粉的质量份为20%-50%、分散剂PVDF的质量份为1%-5%、溶剂NMP的质量份为上诉粉体总质量的40%-80%。
上述的一种高安全性锂离子二次电池，所述分散剂PVDF为聚偏氟乙烯，所述溶剂NMP为N-甲基吡咯烷酮，所述PTC粉为钛酸钡系半导体陶瓷粉。
上述的一种高安全性锂离子二次电池，所述导电油墨层的厚度为2-15um。
上述的一种高安全性锂离子二次电池，所述正极片的材料为钴酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰酸锂、锰酸锂中的一种或多种。
上述的一种高安全性锂离子二次电池，所述负极片的材料为石墨或硅基材料。
上述的一种高安全性锂离子二次电池，所述电解液的成分主体为六氟磷酸锂。
本发明的有益效果为：此锂离子二次电池在正常充放电时能正常运行，极片表面的导电油墨层中的碳粉能提供良好的导电性能。当电芯内部发生短路异常时，导电油墨层中的PTC粉会迅速作用内阻急速增大，从而起到降低电流直至隔断电路的作用，保证电芯的安全性。
附图说明
图1为本发明的横切面结构示意图；
图2为本发明电芯在短路测试时的内阻变化曲线。
具体实施方式
如图1，图2所示，一种高安全性锂离子二次电池，包括外壳1，外壳1内设有多个叠置的电芯单元6，电芯单元6包括负极片2和正极片3，负极片2和正极片3之间设有隔膜4，正极片3的两侧表面上设有导电油墨层5；同时两侧的导电油墨层5被隔膜4包覆，隔膜4外侧再被负极片2包覆，依次循环。
它的反应机理可理解为：当电芯内部发生短路时，隔膜4未能分离正负极片使得正负极片接触到一起，正负极片接触后会产生大的短路电流，当大电流通过导电油墨层5时，导电油墨层5中的PTC粉迅速反应内阻急激上升而降低内部电流直至隔断电路。
正极片3的正极浆料的组成为LiMPO4或LiMO2，其中M是Fe、Co、Ni、Mn或它们的任意组合；也可进一步加入导电助剂（导电碳黑、碳纤维或金属粉末等）和粘结剂等来保证电池的稳定性和循环寿命。
负极片2的负极浆料组成为石墨，硅，等物质或多种物质组合，也可进一步加入导电助剂和粘结剂等来保证电池的稳定性和循环寿命，粘结剂为电池领域的常用试剂。
导电油墨层组成为碳粉50%-80%、PTC粉（钛酸钡系半导体陶瓷粉）20%-50%、分散剂PVDF(聚偏氟乙烯)1%-5%、溶剂NMP(N-甲基吡咯烷酮)，制备方法为PVDF与NMP制备胶液后加入碳粉和PTC粉高速分散均匀。
具体生产方式为，先将制备好的正极浆料涂覆在正极导电基材上，基材一般为铝箔，通过涂布机将正极浆料烘干得到正极片3，随后将制备好的导电油墨通过涂布机（或喷头）均匀的涂覆在正极片3表面形成导电油墨层5。
此锂离子二次电池在正常充放电时能正常运行，极片表面的导电油墨层中的碳粉能提供良好的导电性能。当电芯内部发生短路异常时，导电油墨层中的PTC粉会迅速作用内阻急速增大，从而起到降低电流直至隔断电路的作用，保证电芯的安全性。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (6)

1.一种高安全性锂离子二次电池，包括外壳，外壳内设有多个叠置的电芯单元以及填充在外壳内的电解液，其特征在于，电芯单元包括负极片和正极片，负极片和正极片之间设有隔膜，正极片的两侧表面上设有导电油墨层；
导电油墨层的成分包括碳粉，PTC粉，分散剂PVDF，溶剂NMP，其中，碳粉的质量份为50%-80%、PTC粉的质量份为20%-50%、分散剂PVDF的质量份为1%-5%、溶剂NMP的质量份为上诉粉体总质量的40%-80%。
2.根据权利要求1所述的一种高安全性锂离子二次电池，其特征在于，所述分散剂PVDF为聚偏氟乙烯，所述溶剂NMP为N-甲基吡咯烷酮，所述PTC粉为钛酸钡系半导体陶瓷粉。
3.根据权利要求1或2所述的一种高安全性锂离子二次电池，其特征在于，所述导电油墨层的厚度为2-15um。
4.根据权利要求3所述的一种高安全性锂离子二次电池，其特征在于，所述正极片的材料为钴酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰酸锂、锰酸锂中的一种或多种。
5.根据权利要求3所述的一种高安全性锂离子二次电池，其特征在于，所述负极片的材料为石墨或硅基材料。
6.根据权利要求1所述的一种高安全性锂离子二次电池，其特征在于，所述电解液的成分主体为六氟磷酸锂。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021238709A1 (zh) * 2020-05-29 2021-12-02 珠海冠宇电池股份有限公司 一种多层复合正极极片及含有该极片的二次电池

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN203218375U (zh) * 2013-04-19 2013-09-25 宁德新能源科技有限公司 锂离子电池极片及锂离子电池
CN205992564U (zh) * 2016-07-26 2017-03-01 上海航天工业（集团）有限公司 安全型高比能量动力锂离子电池
US9806382B1 (en) * 2013-09-16 2017-10-31 American Lithium Energy Corporation Positive temperature coefficient film, positive temperature coefficient electrode, positive temperature coefficient separator, and battery comprising the same
WO2018168043A1 (ja) * 2017-03-14 2018-09-20 株式会社村田製作所 リチウムイオン二次電池

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN203218375U (zh) * 2013-04-19 2013-09-25 宁德新能源科技有限公司 锂离子电池极片及锂离子电池
US9806382B1 (en) * 2013-09-16 2017-10-31 American Lithium Energy Corporation Positive temperature coefficient film, positive temperature coefficient electrode, positive temperature coefficient separator, and battery comprising the same
CN205992564U (zh) * 2016-07-26 2017-03-01 上海航天工业（集团）有限公司 安全型高比能量动力锂离子电池
WO2018168043A1 (ja) * 2017-03-14 2018-09-20 株式会社村田製作所 リチウムイオン二次電池

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021238709A1 (zh) * 2020-05-29 2021-12-02 珠海冠宇电池股份有限公司 一种多层复合正极极片及含有该极片的二次电池

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