[发明专利]一种高安全结构锂电池

说明书

本发明提供了一种高安全结构锂电池的正极极片，包括A型电极、B型电极或C型电极中的至少一种；所述的A型电极的双面均涂布有高能量电极材料，所述的B型电极的双面均涂布有高安全电极材料，所述的C型电极的双面分别涂布有高能量电极材料与高安全电极材料。本发明所述的高安全结构锂电池在电芯发生热失控时，安全功能正极涂层面，在电芯升温初期过程不参与放热同时吸收一部分热量，当热失控电芯温度达到安全功能正极分解放热温度时，热失控开始电芯内部电极层间快速扩展时，安全电极可以起到阻隔热量传递，延长热失控时间，降低热失控爆发强度。

技术领域

本发明属于锂电池领域，尤其是涉及一种高安全结构锂电池。

背景技术

新能源汽车市场快速发展，锂电池得到大量的应用。随着新能源汽车的推广，人们对新能源汽车提出了更高续航里程要求。为了能满足高续航要求，就需要提高电池的能量密度。目前主要的技术路线是通过高镍、高电压正极材料、硅负极材料等，而正极材料的高克容量提升，同时带来的问题就是热稳定下降。产生的问题就是高能量密度电池安全性下降。

经验证锂电池的热失控起火，一般是在70-90℃首先负极SEI膜分解，电解液与负极活性Li&LiC₆发生放热反应。该反应热持续对电芯进行加热，在电芯内部会形成层间温度梯度，中心层的温度最高。当温度达到正极分解温度时，正极发生分解放热并释放氧气与电解液发生放热反应。当中心正极开始参与放热时，热量在电芯内部层间快速扩展。电芯进入加速热失控阶段，最终引发造成电芯起火。

目前，锂电池安全设计主要从体系设计方面提高，一般通过使用热稳定性更高的正负极材料、具有阻燃功能的电解液、高熔点隔膜、陶瓷涂层隔膜、负极陶瓷表面涂覆、正极极耳陶瓷涂覆、PTC添加剂等。而以上安全措施主要作用是避免电池热失控的发生或抑制热失控起火，并没有从解决反应热在电芯内部传递与蓄积核心问题。如果电芯热失控内部扩展过快，电芯内部的能量短时间内爆发出来，会加大锂电池热失控的危险性。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种高安全结构锂电池，采用不同功能电极设计及制作工艺，实现对电芯内部的热量传递与蓄积进行控制，使电芯具备较高能量密度的同时，提高电芯热失控安全性，兼具低成本的优势。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种高安全结构锂电池的正极极片，包括A型电极、B型电极或C型电极中的至少一种；

所述的A型电极的双面均涂布有高能量电极材料，所述的B型电极的双面均涂布有高安全电极材料，所述的C型电极的双面分别涂布有高能量电极材料与高安全电极材料。

进一步，所述的高能量电极材料由包括如下原料制成：高克容量正极材料、导电剂、粘结剂和溶剂，其中，所述的高克容量正极材料的质量为高克容量正极材料、导电剂、粘结剂的总质量的90-98％；

所述的高克容量正极材料为LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂、LiNi_1-x-yCo_xAl_yO₂、LiNiO₂或LiCoO₂中的至少一种，其中，x与y的取值范围分别为0≤x≤1，0≤y≤1；