CN113178662A - 一种用于电动物流车的安全锂动力电池及制作工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于电动物流车的安全锂动力电池及制作工艺,包括以下制备工艺,S1正极片制作:S1正极片制作:将钴酸锂、导电剂乙炔黑、粘合剂聚偏二氟乙烯混合,与氮甲基吡咯烷酮混合,搅拌成均匀的浆料,涂敷到铝箔上,得到正极片,S2负极片制作:将人造石墨、导电剂乙炔黑、粘合剂丁苯橡胶、增稠剂羧甲基纤维素钠混合,加入去离子水搅拌均匀得到浆料,涂敷到铜箔上,得到负极片,S3粘合剂制作:将粘合剂聚偏二氟乙烯与氮甲基吡咯烷酮配成溶液,喷涂与隔膜上,S4喷涂:将热固性酚醛树脂粉末喷涂到隔膜上,烘干,S5组装:得到裸电芯,然后放入外壳,注入1M浓度的电解液,封口,化成,得到锂电池。
Description
技术领域
本发明涉及安全锂动力电池技术领域,具体来说是一种用于电动物流车的安全锂动力电池及制作工艺。
背景技术
锂动力电池是20世纪开发成功的新型高能电池,这种电池的负极是金属锂,正极用MnO2,SOCL2,(CFx)n等。70年代进入实用化。因其具有能量高、电池电压高、工作温度范围宽、贮存寿命长等优点,已广泛应用于军事和民用小型电器中,如移动电话、便携式计算机、摄像机、照相机等、部分代替了传统电池。大容量锂电池已在电动汽车中试用,将成为21世纪电动汽车的主要动力电源之一,并将在人造卫星、航空航天和储能方面得到应用,锂电池的安全事故,无论是电芯老化或者自身质量问题带来的自内而外的过热,进而导致热失控,还是由于交通事故或者其他类型的滥用造成的热失控,事故发生总要经历电芯材料剧烈反应的过程,如果能够阻断这个点,则电池可以失效,但永远不会燃爆。
现有的电动物流车均采用锂动力电池作为电能的储能装置,由于锂电池能量密度较高,且内部采用有机电解液,再电动物流车运行过程中由于车辆碰撞、过充电、挤压、穿刺、内短路等原因容易引发热失控,如果产生的热量超过了电池热量的耗散能力,锂离子电池就会过热,电池材料就会发生SEI膜的分解、电解液分解、正极分解、负极与电解液的反应和负极与粘合剂的反应等破坏性的副反应,同时,这两种反应能够产生大量的热,从而造成电池温度的进一步上升出现冒烟、起火甚至爆炸,威胁到相关人员的生命和财产安全,动力电池安全是确保电动物流车安全性能的关键。在实际的锂动力电池设计中,专业技术人员也开发了大量的技术来提高电芯的安全性。中国专利201310209055.9在电池外壳上设计一个条状薄弱区,能够降低电芯爆炸的可能,类似的还有防爆阀等设计。专利申请201810841290.0公布的方案是在电芯外再套一个外壳,外面的外壳设有阻燃材料,类似的技术还有在电芯里放置包含阻燃液体的胶囊,专利申请201910487903.X利用电芯发热蒸发液体产生气压给电芯内部注射绝缘油,专利申请201910902484.1开发了一种水泥外壳用于防爆。中国专利201710083948.1发展了一种隔膜之间加一个导电良好的能够嵌锂脱锂的薄层,防止发生锂枝晶内短路,类似的还有在隔膜表面涂敷陶瓷粉末的技术,能够在隔膜破裂或者融化时保持正负极电子绝缘,然而一般用于电动物流车的安全锂动力电池,在使用时会容易因外界环境的影响,在外部热量升高时,使锂动力电池内部温度升高,一般会导致隔膜融化,导致内部电芯剧烈反应,使电池达到热失控,发生安全锂动力电池的危险反应,以上技术均没有考虑到隔膜融化后,锂动力电池受热影响,在已失控条件下,如何提高锂动力电池的安全性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于电动物流车的安全锂动力电池及制作工艺,以解决上述背景技术中提出隔膜融化后如何提高锂动力电池的安全性能,从根本上防止热失控的发生的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种用于电动物流车的安全锂动力电池及制作工艺,包括以下制备工艺:
S1正极片制作:将钴酸锂、导电剂乙炔黑、粘合剂聚偏二氟乙烯按重量93:4:3比例混合,与氮甲基吡咯烷酮混合,搅拌成均匀的浆料,涂敷到铝箔上,烘干、冷压、分条、裁切,得到正极片。
S2负极片制作:将人造石墨、导电剂乙炔黑、粘合剂丁苯橡胶、增稠剂羧甲基纤维素钠按照重量比95:2:1.5:1.5混合,加入去离子水搅拌均匀得到浆料,涂敷到铜箔上,烘干、冷压、分条、裁切得到负极片。
S3粘合剂制作:将粘合剂聚偏二氟乙烯与氮甲基吡咯烷酮按重量比5:95配成溶液,喷涂与隔膜上。
S4喷涂:将热固性酚醛树脂粉末喷涂到隔膜上,烘干。
S5组装:将正极片、隔膜、负极片按顺序叠好,得到裸电芯,然后放入外壳,注入1M浓度的电解液,封口,化成,得到锂电池。
优选的,所述外壳的内部连接有正极片和负极片,所述正极片和负极片之间连接有隔膜,所述隔膜的顶部连接有第一热固性树脂,所述第一热固性树脂的顶部与正极片相连接,所述隔膜的底部连接有第二热固性树脂,所述第二热固性树脂的底部与负极片相连接。
优选的,所述正极片和负极片的长度相同。
优选的,所述正极片和负极片的背部与外壳紧密贴合。
优选的,所述第一热固性树脂和第二热固性树脂的制作材料为热固性树脂粉末。
优选的,所述隔膜的内部设置有电解液。
优选地,所述正极片、负极片、隔膜的外表面均设置有第一热固性树脂和第二热固性树脂。
优选地,所述第一热固性树脂和第二热固性树脂的面积相同。
优选的,所述第一热固性树脂和第二热固性树脂的厚度相同,且所述第一热固性树脂和第二热固性树脂的厚度为0.3MM。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明通过提供一种制作技术,将隔膜的一面或两面具有一层热固性树脂粉末,进行完全覆盖后,在高温情况下进行热固化的处理,在温度高于80摄氏度低于300摄氏度之间,能够进行热固化生产体型高分子,形成与隔膜为一体的结构,在锂动力电池装填中,体型高分子能包裹薄膜受热破裂,防止内部材料受热反应膨胀,从根本上消除了正负极极片短路面积扩大的可能性,大大提高锂动力电池的安全性。
其中锂动力电池被引发热失控,温度急剧上升过程中,薄膜内外两层的热固性树脂粉末热固化为体型高分子,在锂动力电池内部材料反应后,锂动力电池温度进一步升高到800摄氏度的过程中,薄膜内外的体型高分子保持形状和面积,增加了薄膜的阻隔性,提供正负极的电绝缘隔离,避免锂动力电池内部正负极短路面积的扩大,引起锂动力电池的安全隐患。
附图说明
图1为本发明外壳结构示意图;
图2为本发明外壳剖面结构示意图;
图3为本发明外壳侧面结构示意图。
图中:1、外壳,2、第一热固性树脂,3、隔膜,4、第二热固性树脂,5、负极片,6、正极片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1,一种用于电动物流车的安全锂动力电池及制作工艺,包括以下制备工艺:
S1正极片制作:将钴酸锂、导电剂乙炔黑、粘合剂聚偏二氟乙烯PVDF按重量93:4:3比例混合,与氮甲基吡咯烷酮混合,搅拌成均匀的浆料,涂敷到铝箔上,烘干、冷压、分条、裁切,得到正极片。
S2负极片制作:将人造石墨、导电剂乙炔黑、粘合剂丁苯橡胶、增稠剂羧甲基纤维素钠CMC按照重量比95:2:1.5:1.5混合,加入去离子水搅拌均匀得到浆料,涂敷到铜箔上,烘干、冷压、分条、裁切得到负极片。
S3粘合剂制作:将粘合剂聚偏二氟乙烯PVDF与氮甲基吡咯烷酮按重量比5:95配成溶液,喷涂与隔膜上。
S4喷涂:将热固性酚醛树脂粉末喷涂到隔膜上,烘干。
S5组装:将正极片、隔膜、负极片按顺序叠好,得到裸电芯,然后放入外壳,注入1M浓度的电解液溶剂为EC:PC:DEC=1:1:1,封口,化成,得到锂电池。
实施例,请参考图1-2,所述外壳1的内部连接有正极片6和负极片5,所述正极片6和负极片5之间连接有隔膜3,所述隔膜3的顶部连接有第一热固性树脂2,所述第一热固性树脂2的顶部与正极片6相连接,所述隔膜3的底部连接有第二热固性树脂4,所述第二热固性树脂4的底部与负极片5相连接。
实施例,请参考图2,所述正极片6和负极片5的长度相同。
实施例,请参考图2,所述正极片6和负极片5的背部与外壳1紧密贴合。
实施例,请参考图1-2,所述第一热固性树脂2和第二热固性树脂4的制作材料为热固性树脂粉末。
实施例,请参考图1-2,所述隔膜3的内部设置有电解液。
实施例,请参考图1-2,所述正极片6、负极片6、隔膜3的外表面均设置有第一热固性树脂2和第二热固性树脂4。
实施例,请参考图1,所述第一热固性树脂2和第二热固性树脂4的面积相同。
实施例,请参考图1,所述第一热固性树脂2和第二热固性树脂4的厚度相同,且所述第一热固性树脂2和第二热固性树脂4的厚度为0.3MM。
综上所述,本发明通过提供本发明通过提供将隔膜的一面或两面具有一层热固性树脂粉末,进行完全覆盖后,在高温情况下进行热固化的处理,在温度高于80摄氏度低于300摄氏度之间,能够进行热固化生产体型高分子,形成与隔膜为一体的结构,在锂动力电池装填中,体型高分子能包裹薄膜受热破裂,防止内部材料受热反应膨胀,从根本上消除了正负极极片短路面积扩大的可能性,大大提高锂动力电池的安全性。
其中锂动力电池被引发热失控,温度急剧上升过程中,薄膜内外两层的热固性树脂粉末热固化为体型高分子,在锂动力电池内部材料反应后,锂动力电池温度进一步升高到800摄氏度的过程中,薄膜内外的体型高分子保持形状和面积,增加了薄膜的阻隔性,提供正负极的电绝缘隔离,避免锂动力电池内部正负极短路面积的扩大,引起锂动力电池的安全隐患。
同时在进行内部结构正极片、隔膜、负极片按顺序叠好时,叠好隔膜与正极片和负极片控制间隙不超过0.1mm,防止电解溶液从锂动力电池内渗出,电解溶液在隔膜进行接触,保证电池的稳定性。
然后在进行对隔膜热固性树脂粉末封装时,热固性树脂粉末组成的薄膜,预先涂敷在正极极片、负极极片、隔膜中的一个或多个表面,或者在极片堆叠卷绕过程中涂敷,需要保证隔膜热固性树脂粉末填涂均匀,使隔膜能够在包装时成型,防止因填涂不均匀,导致薄膜在热反应时受热破裂,在进行对隔膜热固性树脂粉末加热成型时,加热温度过低或烘干时间不足会使隔膜热固性树脂粉末热固化未完成或效果不好,引起质量问题。
尽管已经示出和描述了发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种用于电动物流车的安全锂动力电池及制作工艺,包括以下制备工艺:
S1正极片制作:将钴酸锂、导电剂乙炔黑、粘合剂聚偏二氟乙烯(PVDF)按重量93:4:3比例混合,与氮甲基吡咯烷酮混合,搅拌成均匀的浆料,涂敷到铝箔上,烘干、冷压、分条、裁切,得到正极片。
S2负极片制作:将人造石墨、导电剂乙炔黑、粘合剂丁苯橡胶、增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC)按照重量比95:2:1.5:1.5混合,加入去离子水搅拌均匀得到浆料,涂敷到铜箔上,烘干、冷压、分条、裁切得到负极片。
S3粘合剂制作:将粘合剂聚偏二氟乙烯(PVDF)与氮甲基吡咯烷酮按重量比5:95配成溶液,喷涂与隔膜上。
S4喷涂:将热固性酚醛树脂粉末喷涂到隔膜上,烘干。
S5组装:将正极片、隔膜、负极片按顺序叠好,得到裸电芯,然后放入外壳,注入1M浓度的电解液(溶剂为EC:PC:DEC=1:1:1),封口,化成,得到锂电池。
2.根据权利要求1所述的一种用于电动物流车的安全锂动力电池及制作工艺,包括外壳(1),其特征在于:所述外壳(1)的内部连接有正极片(6)和负极片(5),所述正极片(6)和负极片(5)之间连接有隔膜(3),所述隔膜(3)的顶部连接有第一热固性树脂(2),所述第一热固性树脂(2)的顶部与正极片(6)相连接,所述隔膜(3)的底部连接有第二热固性树脂(4),所述第二热固性树脂(4)的底部与负极片(5)相连接。
3.根据权利要求2所述的一种用于电动物流车的安全锂动力电池及制作工艺,其特征在于:所述正极片(6)和负极片(5)的长度相同。
4.根据权利要求2所述的一种用于电动物流车的安全锂动力电池及制作工艺,其特征在于:所述正极片(6)和负极片(5)的背部与外壳(1)紧密贴合。
5.根据权利要求2所述的一种用于电动物流车的安全锂动力电池及制作工艺,其特征在于:所述第一热固性树脂(2)和第二热固性树脂(4)的制作材料为热固性树脂粉末。
6.根据权利要求2所述的一种用于电动物流车的安全锂动力电池及制作工艺,其特征在于:所述隔膜(3)的内部设置有电解液。
7.根据权利要求1或2所述的一种用于电动物流车的安全锂动力电池及制作工艺,其特征在于:所述正极片(6)、负极片(6)、隔膜(3)的外表面均设置有第一热固性树脂(2)和第二热固性树脂(4)。
8.根据权利要求1或2所述的一种用于电动物流车的安全锂动力电池及制作工艺,其特征在于:所述第一热固性树脂(2)和第二热固性树脂(4)的面积相同。
9.根据权利要求1或2所述的一种用于电动物流车的安全锂动力电池及制作工艺,其特征在于:所述第一热固性树脂(2)和第二热固性树脂(4)的厚度相同,且所述第一热固性树脂(2)和第二热固性树脂(4)的厚度为0.3MM。
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