ES1327956U - Celda de batería de iones de litio y batería de iones de litio - Google Patents

Celda de batería de iones de litio y batería de iones de litio

Info

Publication number
ES1327956U
ES1327956U ES202590005U ES202590005U ES1327956U ES 1327956 U ES1327956 U ES 1327956U ES 202590005 U ES202590005 U ES 202590005U ES 202590005 U ES202590005 U ES 202590005U ES 1327956 U ES1327956 U ES 1327956U
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
lithium
negative electrode
battery cell
ion battery
protection layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
ES202590005U
Other languages
English (en)
Inventor
Meng Chen
Zhongkui Liu
Baofu Zhou
Liyang Xu
Kai Li
Lu Gong
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hefei Gotion High Tech Power Energy Co Ltd
Original Assignee
Hefei Gotion High Tech Power Energy Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hefei Gotion High Tech Power Energy Co Ltd filed Critical Hefei Gotion High Tech Power Energy Co Ltd
Publication of ES1327956U publication Critical patent/ES1327956U/es
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/46—Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4235—Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362—Composites
    • H01M4/366—Composites as layered products
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/449—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/449—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
    • H01M50/451—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure comprising layers of only organic material and layers containing inorganic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

Una celda de batería de iones de litio, comprendiendo una unidad de celda de batería, en donde la unidad de celda de batería comprende: una lámina de electrodo positivo (100); una lámina de electrodo negativo (300); un separador (10) ubicado entre la lámina de electrodo negativo (300) y la lámina de electrodo positivo (100) para separar la lámina de electrodo positivo (100) de la lámina de electrodo negativo (300); y una capa (40) de protección de sobrecarga capaz de conducir electrones e iones, en donde la capa (40) de protección de sobrecarga está ubicada entre la lámina de electrodo negativo (300) y el separador (10), y se proporciona en al menos un lado del separador (10) o la lámina de electrodo negativo (300), y la oxidabilidad de la capa de protección de sobrecarga (40) es mayor que la reducibilidad de los iones de litio.

Description

[0001] DESCRIPCIÓN
[0003] Celda de batería de iones de litio y batería de iones de litio
[0005] Campo técnico
[0007] El presente modelo de utilidad se refiere al campo técnico de las baterías de iones de litio y, en particular, a una celda de batería y a una batería de iones de litio.
[0009] Antecedentes
[0011] En los últimos años, con la aplicación generalizada de baterías de iones de litio, ocasionalmente se produjeron accidentes como la deflagración de vehículos eléctricos y el incendio de plantas de baterías de litio, lo que ha llevado a la opinión pública cada vez más al problema de seguridad de las baterías de iones de litio. A excepción de los factores externos relacionados con las condiciones de uso, la seguridad de las baterías de iones de litio depende principalmente de factores internos, como las estructuras, los diseños y los procesos de producción de los sistemas electroquímicos y los electrodos/celdas de batería. El sistema electroquímico utilizado por la batería es el factor más fundamental que afecta a la seguridad de la batería. Los comportamientos inseguros de la batería de iones de litio (sobrecarga y sobredescarga, carga y descarga rápidas, cortocircuitos, condiciones de abuso mecánico y cajas calientes a alta temperatura, impactos fuertes) pueden provocar fácilmente reacciones secundarias peligrosas en el interior de la batería que generan calor y, por lo tanto, dañar directamente las películas de pasivación de las superficies de un electrodo negativo y un electrodo positivo. Esto puede provocar un aumento de temperatura de la batería y provocar una fuga térmica de la batería.
[0013] Cada una de las baterías de un paquete de baterías puede presentar condiciones de funcionamiento inconsistentes, como la corriente, el voltaje y la temperatura, etc., durante el uso, por lo que puede producirse fácilmente un comportamiento de sobrecarga de la batería individual. La sobrecarga de la batería de iones de litio provocará graves consecuencias en muchos aspectos. Por ejemplo, se daña la estructura cristalina de un material de electrodo positivo, deteriorando así el ciclo de vida; la oxidación intensificada de un electrolito en la superficie de un electrodo positivo provoca la fuga térmica de la batería; y la precipitación de litio del electrodo negativo provoca problemas de seguridad, como cortocircuitos o fugas térmicas, etc. Como resultado, las baterías sin placas de sujeción o cuyas válvulas de seguridad no se pueden abrir normalmente corren un mayor riesgo de explosión.
[0015] Resumen
[0017] El objetivo principal del presente modelo de utilidad es proporcionar una celda de batería de iones de litio y una batería de iones de litio. La celda de la batería de iones de litio ha mejorado el rendimiento de seguridad térmica de la batería y el rendimiento de sobrecarga.
[0019] Para lograr el propósito anterior, el presente modelo de utilidad proporciona una celda de batería de iones de litio comprendiendo una unidad de celda de batería, en donde la unidad de celda de batería comprende: una lámina de electrodo positivo; una lámina de electrodo negativo; un separador ubicado entre la lámina de electrodo negativo y la lámina de electrodo positivo para separar la lámina de electrodo positivo de la lámina de electrodo negativo; y una capa de protección contra sobrecarga capaz de conducir electrones e iones, en donde la capa de protección contra sobrecarga está ubicada entre la lámina de electrodo negativo y el separador, y se proporciona en al menos un lado del separador o lámina de electrodo negativo, y la oxidabilidad de la capa de protección contra sobrecarga es mayor que la reducibilidad de los iones de litio.
[0021] Además, un material de la capa de protección contra sobrecarga incluye un compuesto de titanio en estado tetravalente.
[0023] Además, el compuesto de titanio en estado tetravalente es un material granular, y el tamaño de partícula D50 del compuesto de titanio en estado tetravalente está entre 0,2 μm y 1 μm.
[0025] Además, el compuesto de titanio en estado tetravalente es cualquier compuesto de litio, aluminio, fosfato de titanio, lantano, óxido de titanio, titanato de litio y dióxido de titanio.
[0027] Además, la lámina de electrodo negativo comprende un colector de corriente del electrodo negativo y capas de sustancia activa del electrodo negativo ubicadas en dos lados opuestos del colector de corriente del electrodo negativo. La capa de protección contra sobrecargase proporciona en un lado de cada una de las capas de sustancia activa del electrodo negativo orientado en sentido contrario al colector de corriente del electrodo negativo.
[0028] Además, la relación entre el grosor de la capa de protección contra sobrecarga y el grosor del separador es mayor o igual a 0,1, e inferior o igual a 0,6.
[0030] Además, la relación entre el grosor de la capa de protección de sobrecarga y el grosor de la lámina de electrodo negativo es mayor o igual a 0,005, e inferior o igual a 0,05.
[0032] Además, el grosor de la capa de protección contra sobrecarga es mayor o igual a 1 μm e inferior o igual a 4 μm.
[0034] Además, la celda de batería de iones de litio se forma enrollando una o más unidades de celda de batería; o la celda de batería de iones de litio comprende una o más unidades de celda de batería que se apilan en secuencia.
[0036] Según otro aspecto del presente modelo de utilidad, el presente modelo de utilidad proporciona una batería de iones de litio comprendiendo una carcasa, la celda de batería de iones de litio anterior ubicada en la carcasa y un electrolito lleno en la carcasa.
[0038] Con la aplicación de la solución técnica del presente modelo de utilidad, en caso de un comportamiento de sobrecarga de la batería, debido a que la oxidabilidad de la capa de protección contra sobrecarga es mayor que la reducibilidad de los iones de litio, la capa de protección contra sobrecarga tendrá una reacción de reducción antes que los iones de litio en la lámina de electrodo negativo, es decir, la capa de protección contra sobrecarga obtendrá electrones antes que los iones de litio en la lámina de electrodo negativo. De este modo, se puede evitar que los iones de litio en la lámina de electrodo negativo se reduzcan en cierta medida, de modo que la lámina de electrodo negativo pueda protegerse hasta cierto punto en caso de sobrecarga, evitando así problemas de seguridad tales como cortocircuitos o fugas térmicas, etc. causados por la precipitación de litio en una superficie de la lámina de electrodo negativo. De este modo, el estado de voltaje de la batería no seguirá aumentando, lo que puede evitar un problema adicional de dañar la estructura cristalina de un material de la lámina de electrodo positivo. Por lo tanto, se puede evitar el problema de intensificar la oxidación del electrolito en una superficie de la lámina de electrodo positivo. Por lo tanto, la celda de batería de iones de litio de la presente invención ha mejorado el rendimiento de seguridad térmica de la batería y el rendimiento de sobrecarga, lo que alivia eficazmente el posible daño causado por la fuga térmica de la batería causado por la sobrecarga, reduce en gran medida el riesgo de fallo debido a la sobrecarga de la batería y mejora el rendimiento de seguridad de la batería de iones de litio.
[0039] Breve descripción de los dibujos
[0041] Los dibujos de la descripción que constituyen parte del presente modelo de utilidad sirven para proporcionar una mejor comprensión del presente modelo de utilidad. Realizaciones ejemplares del presente modelo de utilidad y la descripción de las mismas se utilizan para explicar el presente modelo de utilidad, y no constituyen una limitación indebida del presente modelo de utilidad. En los dibujos:
[0043] la figura 1 muestra un diagrama estructural esquemático de una capa de protección contra sobrecargade una celda de batería de iones de litio aplicada a un separador según una realización del presente modelo de utilidad;
[0045] la figura 2 muestra un diagrama estructural esquemático de una capa de protección contra sobrecarga de una celda de batería de iones de litio aplicada sobre una lámina de electrodo negativo según una realización del presente modelo de utilidad;
[0047] la figura 3 muestra un diagrama estructural esquemático de una realización de una celda de batería de iones de litio del presente modelo de utilidad;
[0049] la figura 4 muestra un diagrama estructural esquemático de otra realización de una celda de batería de iones de litio del presente modelo de utilidad; y
[0051] la figura 5 muestra un gráfico de curva de voltaje de una prueba de sobrecarga continua de baterías en el ejemplo 1 y el ejemplo comparativo 1 del presente modelo de utilidad.
[0053] Los dibujos anteriores incluyen los siguientes números de referencia:
[0055] (10) separador; (40) capa de protección contra sobrecarga; (50) capa de sustancia activa de electrodo negativo; (60) colector de corriente del electrodo negativo; (100) lámina de electrodo positivo; (300) lámina de electrodo negativo; (400) pestaña de electrodo positivo; y (500) pestaña de electrodo negativo.
[0057] Descripción detallada de las realizaciones
[0059] Debe tenerse en cuenta que las realizaciones y las características de las realizaciones del presente modelo de utilidad se pueden combinar entre sí en circunstancias en las que no haya ningún conflicto. El presente modelo de utilidad se ilustrará a continuación en detalle con referencia a los dibujos y en combinación con las realizaciones.
[0061] Cabe señalar que, en las realizaciones del presente modelo de utilidad, cuando se carga una batería, los iones de litio se separan de un electrodo positivo, obtienen electrones en un electrodo negativo a través de un electrolito y, a continuación, se reducen e incrustan en el electrodo negativo.
[0063] Cabe señalar que, en las realizaciones del presente modelo de utilidad, la prevención de la sobrecarga es muy importante para el uso seguro de una batería de iones de litio. El control del voltaje de carga es una medida de protección contra sobrecargas común para la batería de iones de litio. Los cambios en el voltaje de carga de la batería de iones de litio se producen principalmente cuando un material de electrodo positivo se acerca a un estado de separación total de litio. Sin embargo, el progreso de finalización de un proceso de carga del electrodo negativo es generalmente difícil de detectar en ese momento (ya que su potencial de incrustación de litio se acerca bastante al del litio metálico). Por lo tanto, como se muestra en las figuras 1 y 2, las realizaciones del presente modelo de utilidad proporcionan una celda de batería de iones de litio. La celda de batería de iones de litio comprende una unidad de celda de batería comprendiendo una lámina de electrodo positivo (100), una lámina de electrodo negativo (300), un separador (10) y una capa de protección contra sobrecarga (40) capaz de conducir electrones e iones. El separador (10) está ubicado entre la lámina de electrodo negativo (300) y la lámina de electrodo positivo (100) para separar la lámina de electrodo positivo (100) de la lámina de electrodo negativo (300); y la capa de protección contra sobrecarga (40) está ubicada entre la lámina de electrodo negativo (300) y el separador (10), y se proporciona en al menos un lado del separador (10) o la lámina de electrodo negativo (300), y la oxidabilidad de la capa de protección contra sobrecarga (40) es mayor que la reducibilidad de los iones de litio.
[0065] En la solución técnica anterior, en caso de un comportamiento de sobrecarga de la batería, debido a que la oxidabilidad de la capa de protección de sobrecarga (40) es mayor que la reducibilidad de los iones de litio, la capa de protección de sobrecarga (40) tendrá una reacción de reducción antes que los iones de litio en la lámina 300 de electrodo negativo, es decir, la capa de protección de sobrecarga (40) obtendrá electrones antes que los iones de litio en la lámina de electrodo negativo (300). De este modo, se puede evitar que los iones de litio en la lámina de electrodo negativo (300) se reduzcan en cierta medida, de modo que la lámina de electrodo negativo (300) pueda protegerse en cierta medida en caso de sobrecarga, evitando así problemas de seguridad tales como cortocircuitos o fugas térmicas, etc. causados por la precipitación de litio en una superficie de la lámina de electrodo negativo (300). De este modo, el estado de voltaje de la batería no seguirá aumentando, lo que puede evitar un problema adicional de dañar la estructura cristalina de un material de la lámina de electrodo positivo (100). Por lo tanto, se puede evitar el problema de intensificar la oxidación del electrolito en una superficie de la lámina de electrodo positivo (100). Por lo tanto, la celda de batería de iones de litio de la presente invención ha mejorado el rendimiento de seguridad térmica de la batería y el rendimiento de sobrecarga, lo que alivia eficazmente el posible daño causado por la fuga térmica de la batería causado por la sobrecarga, reduce en gran medida el riesgo de fallo debido a la sobrecarga de la batería y mejora el rendimiento de seguridad de la batería de iones de litio.
[0067] Cabe señalar que, en las realizaciones del presente modelo de utilidad, la capa 40 de protección contra sobrecarga es capaz de conducir electrones e iones, de modo que la capa 40 de protección contra sobrecarga no influye en la carga y descarga normales de la batería, pero es capaz de proteger la lámina de electrodo negativo (300).
[0069] En particular, en las realizaciones del presente modelo de utilidad, la capa de protección contra sobrecarga (40) es capaz de obtener los electrones antes que los iones de litio en la lámina de electrodo negativo (300), reduciendo así la probabilidad de formar dendritas de litio en la batería.
[0071] Preferiblemente, en las realizaciones del presente modelo de utilidad, la capa de protección contra sobrecarga (40) se aplica sobre una superficie de la lámina de electrodo negativo (300) o sobre un lado del separador (10) orientado hacia la lámina de electrodo negativo (300).
[0073] En particular, en las realizaciones del presente modelo de utilidad, un material de la capa 40 de protección contra sobrecarga es un compuesto de titanio en estado tetravalente. Como tal, la oxidabilidad de la capa de protección contra sobrecarga (40) puede ser mayor que la oxidabilidad de los iones de litio, de modo que la capa de protección contra sobrecarga (40) se reduce antes que la de los iones de litio.
[0075] Preferiblemente, en las realizaciones del presente modelo de utilidad, el compuesto de titanio en estado tetravalente es cualquier compuesto de fosfato de litio, aluminio y titanio, litio, lantano, óxido de titanio, titanato de litio y dióxido de titanio. Los materiales anteriores no solo tienen una mayor oxidabilidad que los iones de litio, sino que también tienen una mejor estabilidad térmica, lo que alivia eficazmente la posible fuga térmica causada por la sobrecarga de la batería.
[0077] Los compuestos cuaternarios anteriores son compuestos comunes y accesibles, lo que reduce el coste de producción de la celda de batería de iones de litio.
[0079] Cabe señalar que, en las realizaciones del presente modelo de utilidad, el material de la capa de protección (40) contra sobrecarga es generalmente un material con buena estabilidad térmica, que es capaz de tener una reacción de valencia variable con los iones de litio a un potencial bajo (< 2 V).
[0081] Como se muestra en la figura 2, en las realizaciones del presente modelo de utilidad, la lámina de electrodo negativo (300) comprende un colector de corriente del electrodo negativo (60) y capas 50 de sustancia activa del electrodo negativo ubicadas en dos lados opuestos del colector de corriente del electrodo negativo (60). La capa de protección contra sobrecarga (40) se proporciona en un lado de cada una de las capas 50 de sustancia activa del electrodo negativo que mira en dirección opuesta al colector de corriente del electrodo negativo (60). Con la configuración anterior, la capa de protección contra sobrecarga (40) es capaz de proteger eficazmente las capas de sustancia activa del electrodo negativo (50).
[0083] En particular, en las realizaciones del presente modelo de utilidad, la relación entre el grosor de la capa de protección contra sobrecarga (40) y el grosor del separador (10) es mayor o igual a 0,1, e inferior o igual a 0,6. Cuanto mayor sea el grosor de la capa de protección contra sobrecarga (40), mayor será su estabilidad térmica. Con la configuración anterior, la capa de protección contra sobrecarga (40) puede tener una buena estabilidad térmica sin influir en la carga y descarga normales de la batería, mejorando así de manera efectiva el rendimiento de seguridad térmica de la batería.
[0085] En particular, en las realizaciones del presente modelo de utilidad, la relación entre el grosor de la capa de protección contra sobrecarga (40) y el grosor de la lámina de electrodo negativo (300) es mayor o igual a 0,005 y menor o igual a 0,05. Cuanto mayor sea el grosor de la capa de protección contra sobrecarga (40), mayor será su estabilidad térmica. Con la configuración anterior, la capa de protección contra sobrecarga (40) puede tener una buena estabilidad térmica sin influir en la carga y descarga normales de la batería, mejorando así de manera efectiva el rendimiento de seguridad térmica de la batería.
[0086] Preferiblemente, en las realizaciones del presente modelo de utilidad, el grosor de la capa de protección contra sobrecarga (40) es mayor o igual a 1 μm, e inferior o igual a 4 μm. Con el grosor anterior, la capa de protección contra sobrecarga (40) puede tener una buena estabilidad térmica, mejorando así de manera efectiva el rendimiento de seguridad térmica de la batería.
[0088] Preferiblemente, en las realizaciones del presente modelo de utilidad, el compuesto de titanio en estado tetravalente es un material granular, y el tamaño de partícula D50 del compuesto de titanio en estado tetravalente está entre 0,2 μm y 1 μm. De este modo, la capa de protección contra sobrecarga (40) puede tener una estabilidad térmica mejorada, mejorando así de manera efectiva el rendimiento de seguridad térmica de la batería.
[0090] Como se muestra en la figura 3, en las realizaciones del presente modelo de utilidad, la celda de batería de iones de litio se forma enrollando una o más unidades de celda de batería; o como se muestra en la figura 4, en las realizaciones del presente modelo de utilidad, la celda de batería de iones de litio comprende una o más unidades de celda de batería que se apilan en secuencia. De este modo, la celda de batería de iones de litio es aplicable tanto a baterías cilíndricas como cuadradas.
[0092] Como se muestra en la figura 4, en las realizaciones del presente modelo de utilidad, la unidad de celda de batería comprende además una pestaña de electrodo positivo (400) conectada con la lámina de electrodo positivo (100), y una pestaña de electrodo negativo (500) conectada con la lámina de electrodo negativo (300).
[0094] Ejemplo 1
[0096] Se seleccionó una membrana a base de PE de 12 μm de espesor (membrana de polietileno) como separador (10), y se aplicó un recubrimiento de fosfato de litio, aluminio y titanio de 3 μm de espesor a un lado del separador (10) orientado hacia la lámina de electrodo negativo (300), en donde el recubrimiento de fosfato de litio, aluminio y titanio tenía un tamaño de partícula D50 de 0,7 μm y una pureza del 99,95 %. La lámina de electrodo positivo usó un material de electrodo positivo ternario tipo 622, y la lámina de electrodo negativo usó un material de grafito. Después de combinar un electrolito, se fabricó de prueba una batería tipo bolsa de 10 Ah. Tras la clasificación de la formación y la capacidad, la batería se cargó con una corriente constante de 20 A hasta 3,6 V y, a continuación, se cargó a un voltaje constante hasta que la corriente de carga cayó a 1 A, y luego la batería se dejó a un lado durante 1 h. A continuación, la batería se cargó con una corriente constante de 20 A hasta 20 V. La batería se observó durante 1 h. Los cambios de voltaje de la batería se controlaron durante la prueba.
[0098] Ejemplo comparativo 1
[0100] Se seleccionó una membrana a base de PE de 12 μm de espesor (membrana de polietileno) como separador (10), y se aplicó un revestimiento cerámico de alúmina de 3 μm de espesor a un lado del separador (10) orientado hacia la lámina de electrodo negativo (300), en donde el recubrimiento cerámico de alúmina tenía un tamaño de partícula D50 de 0,7 μm y una pureza del 99,95 %. La lámina de electrodo positivo usó un material de electrodo positivo ternario tipo 622, y la lámina de electrodo negativo usó un material de grafito. Después de combinar un electrolito, se fabricó de prueba una batería tipo bolsa de 10 Ah. Tras la clasificación de la formación y la capacidad, la batería se cargó con una corriente constante de 20 A hasta 3,6 V y, a continuación, se cargó a un voltaje constante hasta que la corriente de carga cayó a 1 A, y luego la batería se dejó a un lado durante 1 h. A continuación, la batería se cargó con una corriente constante de 20 A hasta 20 V. La batería se observó durante 1 h. Los cambios de voltaje de la batería se controlaron durante la prueba.
[0102] Ejemplo 2
[0104] Se seleccionó una membrana a base de PE de 9 μm de espesor (membrana de polietileno) como separador (10), y se aplicó un recubrimiento de óxido de litio, lantano y titanio de 4 μm de espesor a un lado del separador (10) orientado hacia la lámina de electrodo negativo (300), en donde el recubrimiento de óxido de litio y lantano y titanio tenía un tamaño de partícula D50 de 0,4 μm y una pureza del 99,92 %. La lámina de electrodo positivo (100) usó un material de fosfato de hierro y litio, y la lámina de electrodo negativo usó un material de grafito. Después de combinar un electrolito, se fabricó de prueba una batería cilíndrica de 10 Ah. Tras la clasificación de la formación y la capacidad, la batería se cargó con una corriente constante de 5 A hasta 3,2 V y, a continuación, se cargó a un voltaje constante hasta que la corriente de carga cayó a 0,1 A, y luego la batería se dejó a un lado durante 1 h. A continuación, la batería se cargó con una corriente constante de 2 A hasta 5 V. La batería se observó durante 1 h. Los cambios de voltaje de la batería se controlaron durante la prueba.
[0105] Ejemplo comparativo 2
[0106] Se seleccionó una membrana a base de PE de 9 μm de espesor (membrana de polietileno) como separador (10), y se aplicó un revestimiento cerámico de boehmita de 4 μm de espesor a un lado del separador (10) orientado hacia la lámina de electrodo negativo (300), en donde el revestimiento cerámico de boehmita tenía un tamaño de partícula D50 de 0,4 μm y una pureza del 99,92 %. La lámina de electrodo positivo usó un material de fosfato de hierro y litio, y la lámina de electrodo negativo usó un material de grafito. Después de combinar un electrolito, se fabricó de prueba una batería cilíndrica de 10 Ah. Tras la clasificación de la formación y la capacidad, la batería se cargó con una corriente constante de 5 A hasta 3,2 V y, a continuación, se cargó a un voltaje constante hasta que la corriente de carga cayó a 0,1 A, y luego la batería se dejó a un lado durante 1 h. A continuación, la batería se cargó con una corriente constante de 2 A hasta 5 V. La batería se observó durante 1 h. Los cambios de voltaje de la batería se controlaron durante la prueba.
[0108] Ejemplo 3
[0110] La lámina de electrodo negativo utilizó un material de grafito y se recubrió con un recubrimiento de dióxido de titanio de 2 μm de espesor, en donde el recubrimiento de dióxido de titanio tenía un tamaño de partícula D50 de 0,8 μm y una pureza del 99,90 %. La lámina de electrodo positivo usó un material de electrodo positivo ternario tipo 622. Se seleccionó el separador (10). Después de combinar un electrolito, se fabricó de prueba una batería tipo bolsa de 20 Ah. Tras la clasificación de la formación y la capacidad, la batería se cargó con una corriente constante de 10 A hasta 3,6 V y, a continuación, se cargó a un voltaje constante hasta que la corriente de carga cayó a 0,05 A, y luego la batería se dejó a un lado durante 1 h. A continuación, la batería se cargó con una corriente constante de 10 A hasta 10 V. La batería se observó durante 1 h. Los cambios de voltaje de la batería se controlaron durante la prueba.
[0112] Ejemplo comparativo 3
[0114] La lámina de electrodo negativo utilizó un material de grafito y se recubrió con un revestimiento cerámico de alúmina de 2 μm de espesor, en donde el recubrimiento cerámico de alúmina tenía un tamaño de partícula D50 de 0,8 μm y una pureza del 99,90 %. La lámina de electrodo positivo usó un material de electrodo positivo ternario tipo 622. Se seleccionó el separador (10). Después de combinar un electrolito, se fabricó de prueba una batería tipo bolsa de 20 Ah. Tras la clasificación de la formación y la capacidad, la batería se cargó con una corriente constante de 10 A hasta 3,6 V y, a continuación, se cargó a un voltaje constante hasta que la corriente de carga cayó a 0,05 A, y luego la batería se dejó a un lado durante 1 h. A continuación, la batería se cargó con una corriente constante de 10 A hasta 10 V. La batería se observó durante 1 h. Los cambios de voltaje de la batería se controlaron durante la prueba.
[0116] Ejemplo 4
[0118] La lámina de electrodo negativo utilizó un material de grafito y se recubrió con un recubrimiento de titanato de litio de 5 μm de espesor, en donde el recubrimiento de titanato de litio tenía un tamaño de partícula D50 de 0,5 μm y una pureza del 99,94 %. La lámina de electrodo positivo usó un material de fosfato de hierro y litio. Se seleccionó el separador (10). Después de combinar un electrolito, se fabricó de prueba una batería con caja cuadrada de aluminio de 50 Ah. Tras la clasificación de la formación y la capacidad, la batería se cargó con una corriente constante de 50 A hasta 3,2 V y, a continuación, se cargó a un voltaje constante hasta que la corriente de carga cayó a 2 A, y luego la batería se dejó a un lado durante 1 h. A continuación, la batería se cargó con una corriente constante de 50 A hasta 5 V. La batería se observó durante 1 h. Los cambios de voltaje de la batería se controlaron durante la prueba.
[0120] Ejemplo comparativo 4
[0122] La lámina de electrodo negativo utilizó un material de grafito y se recubrió con un revestimiento cerámico de sílice de 5 μm de espesor, en donde el recubrimiento cerámico de sílice tenía un tamaño de partícula D50 de 0,5 μm y una pureza del 99,94 %. La lámina de electrodo positivo usó un material de fosfato de hierro y litio. Se seleccionó el separador (10). Después de combinar un electrolito, se fabricó de prueba una batería con caja cuadrada de aluminio de 50 Ah. Tras la clasificación de la formación y la capacidad, la batería se cargó con una corriente constante de 50 A hasta 3,2 V y, a continuación, se cargó a un voltaje constante hasta que la corriente de carga cayó a 2 A, y luego la batería se dejó a un lado durante 1 h. A continuación, la batería se cargó con una corriente constante de 50 A hasta 5 V. La batería se observó durante 1 h. Los cambios de voltaje de la batería se controlaron durante la prueba.
[0124] Los datos de prueba de la sobrecarga continua de las baterías en los ejemplos 1-4 y los ejemplos comparativos 1-4 se muestran en la Tabla 1.
[0125] Tabla 1 Resultados de las pruebas de sobrecarga continua de baterías
[0127]
[0130] Como puede verse en la Tabla 1 y la figura 5, las baterías de los ejemplos comparativos se sobrecargaron continuamente bajo condiciones de prueba. La estructura cristalina del material del electrodo positivo dentro de la batería puede dañarse y puede intensificarse la reacción de oxidación del electrolito en la superficie del electrodo positivo. El litio puede precipitarse en la superficie del electrodo negativo, lo que lleva a la formación de dendritas de litio. Una membrana electrolítica sólida formada en la superficie del electrodo negativo también puede tener una reacción continua. Las reacciones anteriores conducen a la superposición y acumulación de calor dentro de la batería, lo que hace que la temperatura de la batería supere los 350 °C. Esto provoca además una fuga térmica de la batería.
[0132] En comparación con los ejemplos comparativos, las baterías de los ejemplos se probaron según las condiciones de prueba de sobrecarga continua, y los voltajes de prueba no alcanzaron el parámetro de voltaje establecido. Por lo tanto, durante el proceso de sobrecarga de la batería, la capa de protección contra sobrecarga aplicada sobre la superficie de la lámina del electrodo negativo o el lado del separador que da a la lámina del electrodo negativo puede obtener electrones y reducirse antes que los iones de litio. De este modo, se puede reducir la diferencia de voltaje dentro de la batería, evitando así problemas de seguridad tales como cortocircuitos o fugas térmicas, etc. causados por la precipitación de litio en la superficie de la lámina de electrodo negativo, la intensificación de la reacción de oxidación en la superficie del electrodo positivo y la superposición y acumulación de calor dentro de la batería. Por lo tanto, las temperaturas dentro de las baterías eran todas inferiores a 120 °C. Por lo tanto, la batería de los ejemplos ha mejorado el rendimiento de seguridad térmica de la batería y el rendimiento de sobrecarga, lo que alivia eficazmente el posible daño causado por la fuga térmica de la batería causado por la sobrecarga, reduce en gran medida el riesgo de falla debida a la sobrecarga de la batería y mejora el rendimiento de seguridad de la batería de iones de litio.
[0133] Las realizaciones del presente modelo de utilidad proporcionan una batería de iones de litio. La batería de iones de litio comprende una carcasa, la celda de batería de iones de litio anterior ubicada en la carcasa y un electrolito rellenado en la carcasa. La batería de iones de litio anterior tiene todas las ventajas de la celda de batería de iones de litio anterior, que ya no se repetirá aquí.
[0135] Como puede verse en la descripción anterior, las realizaciones anteriores del presente modelo de utilidad logran los siguientes efectos técnicos: en caso de un comportamiento de sobrecarga de la batería, debido a que la oxidabilidad de la capa de protección contra sobrecarga es mayor que la reducibilidad de los iones de litio, la capa de protección contra sobrecarga tendrá una reacción de reducción antes que los iones de litio en la lámina de electrodo negativo, es decir, la capa de protección contra sobrecarga obtendrá electrones antes que los iones de litio en la lámina de electrodo negativo. De este modo, se puede evitar que los iones de litio en la lámina de electrodo negativo se reduzcan en cierta medida, de modo que la lámina de electrodo negativo pueda protegerse hasta cierto punto en caso de sobrecarga, evitando así problemas de seguridad tales como cortocircuitos o fugas térmicas, etc. causados por la precipitación de litio en la superficie de la lámina de electrodo negativo. De este modo, el estado de voltaje de la batería no seguirá aumentando, lo que puede evitar un problema adicional de dañar la estructura cristalina del material de la lámina de electrodo positivos. Por lo tanto, se puede evitar la oxidación intensificada del electrolito en la superficie de la lámina de electrodo positivo. Por lo tanto, la celda de batería de iones de litio de la presente invención ha mejorado el rendimiento de seguridad térmica de la batería y el rendimiento de sobrecarga, lo que alivia eficazmente el posible daño causado por la fuga térmica de la batería causado por la sobrecarga, reduce en gran medida el riesgo de fallo debido a la sobrecarga de la batería y mejora el rendimiento de seguridad de la batería de iones de litio.
[0137] Las realizaciones descritas anteriormente son meramente algunas realizaciones del presente modelo de utilidad y no pretenden limitar el presente modelo de utilidad. Para los expertos en la materia, el presente modelo de utilidad puede tener diversas modificaciones y variaciones. Cualquier modificación, sustitución equivalente, mejora y similares que se realicen de conformidad con el espíritu y el principio del presente modelo de utilidad entrarán en el ámbito de protección del presente modelo de utilidad.

Claims (10)

1. REIVINDICACIONES
1. Una celda de batería de iones de litio, comprendiendo una unidad de celda de batería, en donde la unidad de celda de batería comprende:
una lámina de electrodo positivo (100);
una lámina de electrodo negativo (300);
un separador (10) ubicado entre la lámina de electrodo negativo (300) y la lámina de electrodo positivo (100) para separar la lámina de electrodo positivo (100) de la lámina de electrodo negativo (300); y
una capa (40) de protección de sobrecarga capaz de conducir electrones e iones, en donde la capa (40) de protección de sobrecarga está ubicada entre la lámina de electrodo negativo (300) y el separador (10), y se proporciona en al menos un lado del separador (10) o la lámina de electrodo negativo (300), y la oxidabilidad de la capa de protección de sobrecarga (40) es mayor que la reducibilidad de los iones de litio.
2. La celda de batería de iones de litio según la reivindicación 1, en donde un material de la capa de protección contra sobrecarga (40) es un compuesto de titanio en estado tetravalente.
3. La celda de batería de iones de litio según la reivindicación 2, en donde el compuesto de titanio en estado tetravalente es un material granular y el tamaño de partícula D50 del compuesto de titanio en estado tetravalente oscila entre 0,2 μm y 1 μm.
4. La celda de batería de iones de litio según la reivindicación 2, en donde el compuesto de titanio en estado tetravalente es cualquier compuesto de litio, aluminio, fosfato de titanio, lantano, óxido de titanio, titanato de litio y dióxido de titanio.
5. La celda de batería de iones de litio según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde la lámina (300) de electrodo negativo comprende un colector (60) de corriente del electrodo negativo y capas de sustancia activa del electrodo negativo (50) ubicadas en dos lados opuestos del colector (60) de corriente del electrodo negativo, la capa de protección contra sobrecarga (40) se proporciona en un lado de cada una
de las capas de sustancia activa del electrodo negativo (50) mirando en dirección opuesta al colector (60) de corriente del electrodo negativo.
6. La celda de batería de iones de litio según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde la relación entre el grosor de la capa de protección contra sobrecarga (40) y el grosor del separador (10) es mayor o igual a 0,1, e inferior o igual a 0,6.
7. La celda de batería de iones de litio según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde la relación entre el grosor de la capa de protección contra sobrecarga (40) y el grosor de la lámina de electrodo negativo (300) es mayor o igual a 0,005, e inferior o igual a 0,05.
8. La celda de batería de iones de litio según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el grosor de la capa de protección contra sobrecarga (40) es mayor o igual a 1 μm e inferior o igual a 4 μm.
9. La celda de batería de iones de litio según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde la celda de batería de iones de litio se forma enrollando una o más unidades de celda de batería; o la celda de batería de iones de litio comprende una o más unidades de celda de batería que se apilan en secuencia.
10. Una batería de iones de litio, comprendiendo una carcasa, la celda de batería de iones de litio según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 ubicada en la carcasa y un electrolito rellenando en la carcasa.
ES202590005U 2022-09-23 2023-07-27 Celda de batería de iones de litio y batería de iones de litio Pending ES1327956U (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202222529625.XU CN218351525U (zh) 2022-09-23 2022-09-23 锂离子电芯及锂离子电池
PCT/CN2023/109632 WO2024060827A1 (zh) 2022-09-23 2023-07-27 锂离子电芯及锂离子电池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES1327956U true ES1327956U (es) 2026-03-10

Family

ID=84895979

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES202590005U Pending ES1327956U (es) 2022-09-23 2023-07-27 Celda de batería de iones de litio y batería de iones de litio

Country Status (5)

Country Link
CN (1) CN218351525U (es)
DE (1) DE212023000333U1 (es)
ES (1) ES1327956U (es)
TR (1) TR2025003245U5 (es)
WO (1) WO2024060827A1 (es)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN218351525U (zh) * 2022-09-23 2023-01-20 合肥国轩高科动力能源有限公司 锂离子电芯及锂离子电池

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BRPI0809342A2 (pt) * 2007-03-26 2014-10-07 Gillette Co Eletrodos de bateria e baterias incluindo os referidos eletrodos
JP6128391B2 (ja) * 2014-02-03 2017-05-17 トヨタ自動車株式会社 非水電解液二次電池および組電池
CN110380057A (zh) * 2019-07-22 2019-10-25 珠海冠宇电池有限公司 一种耐过充锂离子电池
CN110600678A (zh) * 2019-10-18 2019-12-20 珠海冠宇电池有限公司 一种耐过充极片及其制备方法和锂离子电池
CN112151750B (zh) * 2020-10-15 2024-10-01 宁德新能源科技有限公司 电化学装置和电子装置
CN114373887A (zh) * 2022-01-24 2022-04-19 重庆市紫建新能源有限公司 一种锂离子电池、锂离子电池正极片及其制备方法
CN114976218A (zh) * 2022-06-06 2022-08-30 浙江锂威能源科技有限公司 一种复合隔离膜及其制备方法和二次电池
CN218351525U (zh) * 2022-09-23 2023-01-20 合肥国轩高科动力能源有限公司 锂离子电芯及锂离子电池

Also Published As

Publication number Publication date
CN218351525U (zh) 2023-01-20
DE212023000333U1 (de) 2025-05-27
TR2025003245U5 (tr) 2025-04-21
WO2024060827A1 (zh) 2024-03-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101407772B1 (ko) 전극조립체 및 그를 이용한 이차전지
BRPI0819585B1 (pt) Célula eletroquímica de armazenamento e sistema de bateria para um veículo movido a energia elétrica
CN107408658A (zh) 电池组
CN217788566U (zh) 电池单体、电池及用电装置
WO2011037335A2 (ko) 이차 전지 및 그 제조 방법
CN219626861U (zh) 电池单体、电池及用电设备
KR20190005404A (ko) 배터리 모듈과 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
ES2980237T3 (es) Batería secundaria y aislante para batería secundaria
CN108346831A (zh) 一种电极结构及含有该电极结构的锂离子电池
US20200373549A1 (en) Pouch type lithium secondary battery preventing internal short circuit
ES1327956U (es) Celda de batería de iones de litio y batería de iones de litio
BRPI0509405B1 (pt) Bateria, dispositivo de segurança para uma bateria e método para ajustar a segurança de uma bateria
KR101693289B1 (ko) 이차 전지
JP2022081868A (ja) 蓄電モジュール
JP2011076888A (ja) 非水電解液二次電池による組電池
CN108649288B (zh) 一种防止锂离子电池过充的方法
CN221176314U (zh) 一种电芯、电池及用电装置
JP2019537829A (ja) バッテリーモジュール及びこれを含むバッテリーパック
CN209626342U (zh) 一种熔断型锂电池
KR20150051516A (ko) 캡 조립체 및 이를 포함하는 이차전지
CN216250838U (zh) 电池单体、电池模块、电池组以及用电装置
CN102709530A (zh) 一种具有过充放安全保护的动力锂离子电池及其制备方法
ES3040634T3 (en) Pouch type battery cell with improved safety
EP4216354A1 (en) Battery module, battery pack, and vehicle comprising same
JPH1092445A (ja) 全固体型リチウム電池

Legal Events

Date Code Title Description
CA1K Utility model application published

Ref document number: 1327956

Country of ref document: ES

Kind code of ref document: U

Effective date: 20260310