CN113517434A - 一种安全型锂电池配方及制片工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种安全型锂电池的配方，包括正极：的S‑P、PVDF、KS‑6、其余为锰酸锂；负极：S‑P、CMC、SBR水系配方、其余为人造石墨，隔膜：9+3陶瓷隔膜。一种安全型锂电池制片工艺，包括如下步骤：1）、配料，2）、涂布，3）、辊压，4）、极耳焊接，5）、卷绕，6）、封装，7）、烘烤，8）、注液，9）、化成，10）、封装。本发明材料上选择锰酸锂相对于三元材料和钴酸锂材料是较惰性的，每多掺10份的三元材料其温度会相应增加3‑5℃。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及一种安全性能较高的锂电池。
背景技术
一般锂离子电池可靠性测试项目的测试方法之一是:在强制外部短路情况下测量电池表面的温度。目前大多数锂电池在外部强制短路下电池表面温度会达到120-150度,有的甚至会更高，过高的温度不仅损害电池本身还对使用的器械造成损害,而在一些特殊场合（如加油站、矿区等）使用会有很大风险。
发明内容
（一）解决的技术问题
为了解决上述背景技术中存在的问题，本发明设计一种安全型锂电池，其目的在于：提供一种被强制短路破坏下电池表面始终温度低于110度的电池配方及其制造方法，使电池满足国家对于防爆型电池T4等级的要求。
（二）技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种安全型锂电池的配方，其特征在于：包括正极： 2.5%的S-P(导电炭黑)、2.5%的PVDF（聚偏氟乙烯）、1%的KS-6（磷片石墨）、其余为锰酸锂；负极：1.5%的S-P、1.5%的CMC（羧甲基纤维素钠）、2.0%的SBR (丁苯橡胶）水系配方、其余为人造石墨，隔膜：9+3陶瓷隔膜。
一种安全型锂电池制片工艺，其特征在于：包括如下步骤：
1）、配料：按照上述配方的物质比例进行配料并过筛出料后备用；
2）、涂布：将步骤1）中过筛出料的物料进行涂布，控制正极面密度195 g/m2之间，负极密度75 g/m2 ；涂布尺寸设计时负极宽度比正极宽2mm以上保证电池在受到短路冲击时正负极不会短路；
3）、辊压：对涂布后的物料对辊正极压实2.9，负极压实1.6；
4）、极耳焊接：负极极耳选用0.1*4mm的铜镀镍，正极极耳用0.1*4mm的铝转镍；
5）、卷绕：装配工艺使用卷绕工艺，卷绕的速度80保证卷芯的平整、圈数为正极N折、负极为N+1折；
6）、封装：用铝塑膜将电芯包住；
7）、烘烤：在80度负压下将电池内部水分烤出；
8）、注液：按3g/Ah的注液量注入的电解液；
9）、化成：温度控制在70℃热压化成，压力为0.5kgf/ m2，电流0.2C、时间3h ；
10）、封装：将多余的电解液和气体抽出并在负压下将电池密封。
正负极片头部和尾部各多留2折空箔区。
所述电解液为SS-17101。
（三）有益效果
本发明提供了一种安全型锂电池配方及其制片工艺，具备以下有益效果：
1）、本发明材料上选择锰酸锂相对于三元材料和钴酸锂材料是较惰性的，每多掺10份的三元材料其温度会相应增加3-5℃。
2）、负极极耳选用0.1*4mm铜镀镍具有较大的电流通过率，减少测试时因电流过大而引起温度过高,正极用0.1*4mm铝转镍极耳防止电芯内部被熔断。
3）、隔膜用陶瓷膜具有很好的耐高温性在受到热冲击时电池不会产生内部短路，不会熔断，对电池有很好的保护作用。
4）、正负极片头部和尾部多留2折空箔区加大电池自身的散热，经测试可以有效改善测试过程中电芯头部裂开的问题，防止空气与电池内部接触，避免与空气中水分产生二次反应。
5）、本发明电池在被强制短路破坏下电池表面始终温度低于110度，且材料成本较低，事宜推广。
附图说明
参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1为本发明是实施例测试1的数据图。
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：
一种安全型锂电池制片工艺，包括如下步骤：
1）、配料：按照正极：2.5份的S-P、2.5份的PVDF、1份的KS-6、94份锰酸锂；负极：1.5份的S-P、1.5份的CMC、2.0份的SBR水系配方、95份人造石墨，比例进行配料并过筛出料后备用；
2）、涂布：将步骤1）中过筛出料的物料进行涂布，控制正极面密度195g/m2之间，负极密度75 g/m2 ；涂布尺寸设计时负极宽度比正极宽2mm以上保证电池在受到短路冲击时正负极不会短路。
3）、辊压：对涂布后的物料对辊正极压实2.9，负极压实1.6；
4）、极耳焊接：负极极耳选用0.1*4mm的铜镀镍，正极极耳用0.1*4mm的铝转镍；
5）、卷绕：装配工艺使用卷绕工艺，卷绕的速度80保证卷芯的平整、圈数为19、20折，正负极片头部和尾部各多留2折空箔区；
6）、封装：用铝塑膜将电芯包住；
7）、烘烤：在80度负压下将电池内部水分烤出；
8）、注液：注入2份的电解液，保液量3g/Ah，电解液为SS-17101；
9）、化成：温度控制在70℃热压化成，压力为0.5kgf/ m2，电流0.2C、时间3h 。
10）、封装：将多余的电解液和气体抽出并在负压下将电池密封。
对实施例制得的电池进行测试，三组具体数值如下：
表1为本发明图1的纵向坐标具体数值
| 27.2 | 54.2 | 58.2 | 83.4 | 62.4 | 42.2 |
| 30.9 | 57.6 | 60.2 | 87.8 | 54.7 | 41.1 |
| 36.5 | 60 | 62.4 | 82.3 | 51.7 | 39.7 |
| 42.8 | 63.3 | 66.9 | 80.5 | 47.4 | 39.6 |
| 46.9 | 56.4 | 73.4 | 74.6 | 45.2 | 33.7 |
| 51.7 | 54.7 | 79.5 | 69.8 | 43.6 | 27.5 |
以上达到设计目的。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本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，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。综上，本发明达到预期目的。
Claims (4)
1.一种安全型锂电池的配方，其特征在于：包括正极： S-P(导电炭黑)、PVDF（聚偏氟乙烯）、KS-6（磷片石墨）、锰酸锂；负极： S-P、CMC（羧甲基纤维素钠）、SBR (丁苯橡胶）水系配方、人造石墨；隔膜：9+3陶瓷隔膜。
2.根据权利要求1所述的一种安全型锂电池的配方，其特征在于：包括正极：2.5%的S-P、2.5%的PVDF、1%的KS-6、其余为锰酸锂；负极： 1.5%的S-P、1.5%的CMC、2%的SBR水系配方、其余为人造石墨，隔膜：9+3陶瓷隔膜。
3.一种安全型锂电池制片工艺，其特征在于：包括如下步骤：
1）、配料：按照上述配方的物质比例进行配料并过筛出料后备用；
2）、涂布：将步骤1）中过筛出料的物料进行涂布，控制正极面密度195g/m2之间，负极密度75 g/m2 ；涂布尺寸设计时负极宽度比正极宽2mm以上保证电池在受到短路冲击时正负极不会短路；
3）、辊压：对涂布后的物料对辊正极压实2.9，负极压实1.6；
4）、极耳焊接：负极极耳选用0.1*4mm的铜镀镍，正极极耳用0.1*4mm的铝转镍；
5）、卷绕：装配工艺使用卷绕工艺，卷绕的速度80保证卷芯的平整、圈数为正极N折、负极为N+1折；
6）、封装：用铝塑膜将电芯包住；
7）、烘烤：在80度负压下将电池内部水分烤出；
8）、注液：按3g/Ah的注液量注入的电解液；
9）、化成：温度控制在70℃热压化成，压力为0.5kgf/ m2，电流0.2C、时间3h ；
10）、封装：将多余的电解液和气体抽出并在负压下将电池密封。
4.根据权利要求3所述的一种安全型锂电池制片工艺，其特征在于：所述步骤8）电解液为SS-17101。
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