CN113270633A - 一种用于方形铝壳锂离子电池的阻燃包材制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于方形铝壳锂离子电池的阻燃包材制作方法，包括阻燃包材、方形铝壳锂离子电池和填装在阻燃包材内的阻燃填料混合物，阻燃填料混合物为阻燃剂和膨胀剂均匀混合而成，所述的阻燃剂质量占比65%到75%，所述的膨胀剂质量占比25%到35%。本发明与现有技术相比的优点在于：本发明具有可操作性强，经济实用，在不改变现有方形铝壳锂离子电池的生产设备及生产工艺的前提下，新增加的一个阻燃包材在方形铝壳内，这样电芯主体结构没有发生改变，电芯未发生热失控时，阻燃料包也就未释放，电解液的电化学性能不会受到影响，从而保证了锂电池的电性能，且极耳焊接位置有足够的空间实现阻燃包材的设置。

Description

一种用于方形铝壳锂离子电池的阻燃包材制作方法
技术领域
本发明涉及方形铝壳锂离子电池阻燃包材设计，具体是指一种用于方形铝壳锂离子电池的阻燃包材制作方法。
背景技术
碳达峰、碳中和的号召下，新能源电动汽车的蓬勃发展，促进了以电化学能储能的锂电池的发展。锂离子电池具有能量密度大，电压高，循环寿命长等优点。但锂离子电池的安全问题是发展锂离子电池的关键。锂离子电池作为能量转换载体，安全也是其商业化的前提。锂离子电池，正极材料一般有钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸铁锂；负极一般是石墨、硅碳复合材料，充电过程是锂离子从正极材料中脱出，经过电解液、隔膜嵌入到负极材料，充满电状态下的锂离子电池正极具有强氧化性，负极具有强还原性。而采用的电解液，电解质为LiPF6，LiPF6受热易分解，对水敏感；电解液溶剂一般是碳酸酯类的有机溶剂，闪点低，在电池过充、过放、过热等条件下，都有可能引发电池内部的热失控，引起电池的燃烧甚至爆燃。
为解决以上电池热失控的问题，本发明提出一种在方形铝壳锂离子电池壳体内部增加一个阻燃包材，当锂离子电池内部发生热失控时，极耳位置温度上升显著，从而使阻燃料包膨胀破裂，释放阻燃剂，从电池内部热失控源头实现安全控制。
现有的技术一，在电芯结构上增加可二次闭合的泄压阀，一种带二次密封阀的方形动力锂离子电池，（专利号：CN202022553831.5），当锂离子电池内部发生热失控，产生大量的气体，引起电芯壳体内部气压增大，当内部气压增大到泄压阀阈值的时候，起到释放电芯内部气压的作用，同时带走部分热量缓解电芯热堆积；而当电池内部气体压力小于泄压阀开启压力是，泄压阀适时关闭，实现锂离子电池的二次密封；此技术方案，是在电池结构上设置泄压阀，当电池内部压力过大时采取泄压的方法降低电池热失控带来的电池爆炸的风险。且二次密封基本上对于电池无意义。因为当电池内部发生热失控，产生大量气体的时候，电池内部结构均已破坏，或是电池电解液异常消耗，导致大量产气，或者负极活性物质表面的SEI膜异常生长，导致电池内部内阻异常增大，等等，已经发生过热失控的电池基本无法做到再继续服役。
现有的技术二，是在电解液中直接添加阻燃添加剂，以降低电解质的可燃性；一种含有环三磷腈环的锂离子电池阻燃电解质的制备方法（专利号：CN202010028552.9），制备环三磷腈基六元磷酸锂（LiTHP）与环三磷酸腈基六磷酸酯（RTHP）按一定比例混合，溶解到合适的溶剂中，并加入防过充添加剂、SEI膜成膜添加剂复配得到的锂离子电池阻燃电解质用于锂离子电池，但随着阻燃添加剂的引入，势必降低了电解液的电化学特性。如Li+扩散系数降低、电解液电导率降低，等等。
发明内容
本发明是在前人的研究基础上提出的一种适用方形铝壳锂离子电池阻燃包材设计。旨在解决方形铝壳锂离子电池热失控引起的电池起火。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：包括阻燃包材、方形铝壳锂离子电池和填装在阻燃包材内的阻燃填料混合物，阻燃填料混合物为阻燃剂和膨胀剂均匀混合而成，所述的阻燃剂质量占比65%到75%，所述的膨胀剂质量占比25%到35%。
进一步的，所述的阻燃包材材质为熔点在130℃的高密度聚乙烯膜材质、聚丙烯材质。
进一步的，所述的阻燃剂选用磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三苯酯和磷酸三丁酯中的一种或多种，膨胀剂选用氯化铵、磷酸铵、碳酸氢钾和四氟二溴乙烷一种或多种。
进一步的，所述的阻燃剂选用磷酸三甲酯，所述的膨胀剂选用氯化铵和磷酸铵，所述的磷酸三甲酯、氯化铵和磷酸铵按质量比7:2:1混合，形成阻燃填料混合物，取阻燃填料混合物10g，使用阻燃包材将阻燃填料混合物进行封装，阻燃包材外形可以是袋包装，也可是柱形的胶囊包装。
进一步的，所述的阻燃包材设置在方形铝壳锂离子电池的极耳位置，也可以是盖板中间位置，还可以是壳体别的位置，只要保证是在方形铝壳内部，不影响电芯内部结构即可。
采用以上方法后，本发明具有如下优点：本发明具有可操作性强，经济实用，在不改变现有方形铝壳锂离子电池的生产设备及生产工艺的前提下，新增加的一个阻燃包材在方形铝壳内，这样电芯主体结构没有发生改变，电芯未发生热失控时，阻燃料包也就未释放，电解液的电化学性能不会受到影响，从而保证了锂电池的电性能，且极耳焊接位置有足够的空间实现阻燃包材的设置。
具体实施方式
下面对本发明做进一步的详细说明。
一种用于方形铝壳锂离子电池的阻燃包材制作方法，包括阻燃包材、方形铝壳锂离子电池和填装在阻燃包材内的阻燃填料混合物，阻燃填料混合物为阻燃剂和膨胀剂均匀混合而成，所述的阻燃剂质量占比65%到75%，所述的膨胀剂质量占比25%到35%。
所述的阻燃包材材质为熔点在130℃的高密度聚乙烯膜材质、聚丙烯材质。
所述的阻燃剂选用磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三苯酯和磷酸三丁酯中的一种或多种，同时所述的阻燃剂也可选用磷腈类的六甲基磷腈，其中所述的膨胀剂选用氯化铵、磷酸铵、碳酸氢钾和四氟二溴乙烷一种或多种。
所述的阻燃剂选用磷酸三甲酯，所述的膨胀剂选用氯化铵和磷酸铵，所述的磷酸三甲酯、氯化铵和磷酸铵按质量比7:2:1混合，形成阻燃填料混合物，取阻燃填料混合物10g，使用阻燃包材将阻燃填料混合物进行封装。
所述的阻燃包材设置在方形铝壳锂离子电池的极耳位置，阻燃包材与电芯的连接方式可以是粘接，也可以是胶带辅助粘连，也可以是直接与盖板固定连接，还可以是直接设置无需粘连。
本发明在具体实施时：首先是方形铝壳锂离子电池制备，按正常工艺，匀浆、涂布、辊压、分切、模切、极片烘烤、叠片，将两只叠片芯包并联焊接，并与盖板进行激光焊接，焊接好的芯包，贴Mylar膜后入壳，随后将制备好的阻燃包材设置在方形铝壳锂离子电池的极耳位置，所述阻燃包材内部阻燃填料混合物选用的阻燃剂为磷酸三甲酯，与膨胀剂氯化铵、磷酸铵按质量比7:2:1混合，阻燃包材设置位置可以是正负极极耳位置，也可以是盖板中间位置，还可以是壳体别的位置，只要保证是在方形铝壳内部，不影响电芯内部结构即可，最后盖板焊接，并检查电芯的气密性，然后电芯注液，静止，经化成制备得到目标电芯。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，实际的结构并不局限于此。总而言之，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于方形铝壳锂离子电池的阻燃包材制作方法，其特征在于：包括阻燃包材、方形铝壳锂离子电池和填装在阻燃包材内的阻燃填料混合物，阻燃填料混合物为阻燃剂和膨胀剂均匀混合而成，所述的阻燃剂质量占比65%到75%，所述的膨胀剂质量占比25%到35%。
2.根据权利要求1所述的一种用于方形铝壳锂离子电池的阻燃包材制作方法，其特征在于：所述的阻燃包材材质为熔点在130℃的高密度聚乙烯膜材质、聚丙烯材质。
3.根据权利要求1所述的一种用于方形铝壳锂离子电池的阻燃包材制作方法，其特征在于：所述的阻燃剂选用磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三苯酯和磷酸三丁酯中的一种或多种，膨胀剂选用氯化铵、磷酸铵、碳酸氢钾和四氟二溴乙烷一种或多种。
4.根据权利要求3所述的一种用于方形铝壳锂离子电池的阻燃包材制作方法，其特征在于：所述的阻燃剂选用磷酸三甲酯，所述的膨胀剂选用氯化铵和磷酸铵，所述的磷酸三甲酯、氯化铵和磷酸铵按质量比7:2:1混合，形成阻燃填料混合物，取阻燃填料混合物10g，使用阻燃包材将阻燃填料混合物进行封装。
5.根据权利要求1所述的一种用于方形铝壳锂离子电池的阻燃包材制作方法，其特征在于：所述的阻燃包材设置在方形铝壳锂离子电池的极耳位置。
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