[发明专利]一种锂离子电池

说明书

技术领域

本申请涉及一种锂离子电池，属于锂离子电池技术领域。

背景技术

高容量和高电压电子产品的发展，要求锂离子电池的容量越来越高。然而电芯容量的增加，对其安全性的要求也逐渐提高。

电池在过充条件下，达到一定温度，电解液会发生分解及氧化反应，产生大量的热，如果热量没有得到及时的抑制，热量的累积会导致温度进一步的升高。当温度达到一定程度，电池会爆炸起火。目前大部分电池的过充测试表明，电池在过充过程中安全温度约为110℃左右。当电池温度达到或超过110℃时，电池内部电解液和阴极材料会发生剧烈反应，发生热失控，温度急剧上升，最终导致起火爆炸。因此如何抑制电池高温时的产热，是解决电池过充中安全问题的一个主要研究方向。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供一种锂离子电池，当该锂离子电池过充达到一定温度后，电池内部可形成通路，抵消外部的过充电流，从而避免电池的热失控和起火爆炸，大幅提高了锂离子电池过充中的安全性。

所述锂离子电池，包括：

正极片，包括正极集流体和正极膜片，正极集流体上未被正极膜片覆盖的区域为正极空箔区；

负极片，包括负极集流体和负极膜片，负极集流体上未被负极膜片覆盖的区域为负极空箔区；

隔离膜；

电解液；

所述正极空箔区和/或负极空箔区覆盖有包含负温度系数材料的涂层；

所述隔离膜在与正极片和/或负极片上包含负温度系数材料的涂层对应的区域有开孔。

所述正极膜片由含有正极活性物质、粘结剂和导电剂的正极浆料涂布在正极集流体表面上，经干燥得到。优选地，所述正极活性物质选自但不限于钴酸锂(LiCoO₂)、镍钴锰酸锂(LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂)、锰酸锂(LiMnO₂)、磷酸铁锂(LiFePO₄)中的至少一种。

所述负极膜片由含有负极活性物质、粘结剂和导电剂的负极浆料涂布在负极集流体表面上，经干燥得到。优选地，所述负极活性物质选自但不限于天然石墨、人造石墨、软碳、硬碳、钛酸锂、硅中的至少一种。

优选地，所述导电剂选自但不限于导电碳黑、石墨烯、碳纳米管中的至少一种。

优选地，所述负极集流体为铜箔，正极集流体为铝箔。

优选地，所述隔离膜为多孔聚乙烯薄膜(简写为PE隔离膜)和/或多孔聚丙烯薄膜(简写为PP隔离膜)。

所述电解液包含有机溶剂和电解质锂盐。优选地，所述有机溶剂选自但不限于碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯中的至少一种；所述锂盐选自但不限于六氟磷酸锂LiPF₆、四氟硼酸锂LiBF₄、双三氟甲烷磺酰亚胺锂LiTFSI、高氯酸锂LiClO₄、六氟砷酸锂LiAsF₆、二草酸硼酸锂LiBOB、二氟草酸硼酸锂LiDFOB中的至少一种。

所述负温度系数材料是电阻值随温度上升而减小的材料。优选地，所述负温度系数材料选自电阻温度系数为-1％/℃～-10％/℃的材料中的至少一种。当电阻温度系数在此范围时，负温度系数材料的电阻值对温度变化的敏感度适中，当电池内部因为过充导致温度升高时，能够及时有效地在内部形成通路，抵消外部的过充电流，从而避免电池的热失控和起火爆炸。进一步优选地，所述负温度系数材料选自电阻温度系数为-1％/℃～-6％/℃的材料中的至少一种。

优选地，所述负温度系数材料选自二氧化钒基晶体材料、具有尖晶石结构的金属氧化物中的至少一种。

尖晶石结构的金属氧化物资源广泛，使用温度范围宽，在低温时处于绝缘体，电阻值稳定，当温度升高到一定程度时电导率可能下降3～4个量级，与温度变化成指数关系，响应迅速。优选地，所述具有尖晶石结构的金属氧化物化学组成为AB₂O₄，其中A、B独立地选自Zn、Cd、Ga、In、Mn、Fe、Mg、Cu、Co、Ti、Ni、Cr或Be。进一步优选地，所述具有尖晶石结构的金属氧化物选自CuMn₂O₄、MnCo₂O₄、CdFe₂O₄、CoNi₂O₄中的至少一种。