[发明专利]一种具有控温功能的高镍三元锂电池

说明书

本发明属于锂电池领域，提供了一种具有控温功能的高镍三元锂电池，该电池包括正极极片、负极极片、隔膜、电解液、U形管、冷却管、加热电阻丝、循环泵以及外壳、温度检测装置和控制芯片，所述正极极片、负极极片、隔膜、电解液、外壳组装形成电池，所述U形管两端插入电解液中，U形端插入冷却管，所述冷却管内装有冷却液并与循环泵连接，所述U形管内部装有相对于电解液对温度更敏感的有机溶液且液面超过冷却管高度，所述加热电阻丝在冷却液里且位于U形管上方，所述温度检测装置能将锂电池实时发送给控制芯片，所述控制芯片用于控制加热电阻丝和循环泵。

技术领域

本发明属于锂电池领域，具体涉及一种具有控温功能的高镍三元锂电池。

背景技术

锂电池是一种以锂金属或锂合金为负极极片，使用非水电解质溶液的一次电池，与可充电电池锂离子电池跟锂离子聚合物电池是不一样的。锂电池的发明者是爱迪生。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。所以，锂电池长期没有得到应用。随着二十世纪末微电子技术的发展，小型化的设备日益增多，对电源提出了很高的要求。锂电池随之进入了大规模的实用阶段。锂电池通常分两大类：锂金属电池：锂金属电池一般是使用二氧化锰为正极极片、金属锂或其合金金属为负极极片、使用非水电解质溶液的电池。锂离子电池：锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极极片、石墨为负极极片、使用非水电解质的电池。虽然锂金属电池的能量密度高，理论上能达到3860瓦/公斤。但是由于其性质不够稳定而且不能充电，所以无法作为反复使用的动力电池。而锂离子电池由于 具有反复充电的能力，被作为主要的动力电池发展。但因为其配合不同的元素，组成的正极极片在各方面性能差异很大，导致业内对正极极片路线的纷争加大。通常我们说得最多的动力电池主要有磷酸铁锂电池、锰酸锂电池、钴酸锂电池以及三元锂电池（三元镍钴锰）。

锂离子电池和传统的蓄电池比较起来，不但能量更高，放电能力更强，循环寿命更长，而且其储能效率能够超过90%,以上特点决定了锂离子电池在电动汽车、存储电源等方面极具发展前景。决定锂离子动力电池成本和性能的关键在于材料，锂离子动力电池的材料决定了电动汽车的发展路线和运行模式。因此，突破锂离子动力电池的瓶颈问题，关键在于材料问题的解决。

三元材料提高镍的含量能大大提升材料的比容量，因此高镍三元材料必然是将来大型电池的一种理想材料。但随着镍含量的提高，正极极片的Ni 增加电池性能下降：氧化还原峰极化增大，是由 H2 向 H3结构转变导致体积收缩，容量衰减，循环性能变差；随着循环的进行放电电压降低，Ni含量增加内阻也有增加的趋势；热分解温度降低，放热量增加，即材料热稳定性变差；Ni4+含量高，Ni4+有很强的还原倾向，容易发生 Ni4+—Ni3+的反应，从而氧化电解液，使得热稳定性变差；存在大比例的 Ni2+，导致材料呈氧化性，进而电极材料可以缓慢地分解液体电解质，电池胀气、过充等安全问题更加突出。

为了满足更高的电池能量密度要求，三元材料必然往高镍、高电压方向发展，在电解液领域需要开发相适应添加剂以解决动力电池电解液分解问题。

但是，随着三元材料向高镍方向发展，材料吸水性增强、稳定性降低，特别是在高温条件下，镍元素的催化作用会加速常规电解液的分解，使得电池整体性能急剧下降。同时锂电池在低温下，锂电池性能下降，放电能力降低，而在实际使用过程中难免遇到极端环境。存在加热丝改善电解液低温性能的技术，但未解决高温问题。为此希望寻找一种控制锂电池内部的办法。

发明内容

针对现有高镍三元锂电池电解液高温分解低温性能降低问题，本发明的目的是提供一种具有控温功能的高镍三元锂电池，由电极、电解液、隔膜、外壳、U形管、冷却液及其管道、加热电阻丝、循环泵、温度检测装置及控制芯片。所述U形管两端插入电解液，U形端插入冷却液管道；U形管为防腐蚀材料，且内壁为防粘涂层；U形管内部装有对温度较为敏感（相对于电解液）的有机物且液面超过冷凝管道高度。所述加热电阻丝在冷却液里且在U形管上方。所述循环泵连接冷却液管道。所述温度检测装置能将锂电池实时发送给芯片。所述芯片能接连接循环泵和电阻丝。