[发明专利]一种超低温防爆磷酸铁锂电池在审
申请号: | 202011111162.4 | 申请日: | 2020-10-16 |
公开(公告)号: | CN112002936A | 公开(公告)日: | 2020-11-27 |
发明(设计)人: | 刘杰林;胡巍;李富安;周煌 | 申请(专利权)人: | 刘杰林 |
主分类号: | H01M10/0525 | 分类号: | H01M10/0525;H01M2/10;H01M4/62;H01M10/0567 |
代理公司: | 苏州市拉沃智佳知识产权代理有限公司 32455 | 代理人: | 刘谦 |
地址: | 510720 广*** | 国省代码: | 广东;44 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 超低温 防爆 磷酸 锂电池 | ||
本发明提供一种超低温防爆磷酸铁锂电池,包括磷酸铁锂电池单体,所述磷酸铁锂电池单体包括正极片、负极片、隔膜板和电解液;正极片包括正极集流体和两种以上+2价元素的改性纳米级磷酸铁锂的正极活性材料;负极片包括负极集流体和负极活性材料,负极活性材料包括导电碳和粘合剂,导电碳粒径D50为2‑9μm;电解液为低温型电解液,溶质为六氟磷酸锂(LiPF6)和电解液添加剂,其结晶温度临界点在‑55℃左右;隔膜板位于正极片与负极片之间,正极片、隔膜板、负极片和电解液通过铝塑膜热压封装。本发明基于特性纳米级磷酸铁锂正极活性材料电极材料和超低温结晶电解液,能实现‑55℃~‑45℃温度不需要预热板可直接进行充放电,满足电池的超低温安全使用。
技术领域
本发明属于电池技术领域。具体涉及一种超低温防爆磷酸铁锂电池。
背景技术
锂离子电池在军事装备上使用,最关键的是安全性,由于装备的使用环境存在撞击、短路、超低温等各种因素,锂离子电池的抗爆问题就成了装备中使用的核心问题;而且目前许多电池采用铝塑膜电芯工艺,其在外部环境的影响下,内压增加时会产生形变,当压力大于0.5~1.0㎏/c㎡时会产生形变和自行泄露,因此内部压力始终保持低于0.5kg以下,才可以杜绝压力可爆性的存在。
目前锂电池组充电保护电路,是当任意一个单芯电压达到设定值时,自动切断充电电路,充电结束。这种技术的缺陷是,由于电芯电量的散差,低电压电芯离散电压集合低于单芯设定电压,因而造成整组电压偏低,整组充电容量达不到设计要求,促使充电结束的高电位电芯会在电压轻微跌落时再次触发充电,这个电芯会长期处于高电位频繁充电状态,是锂离子电池安全的一大隐患;在装备上使用时,由于装备上发电机存在很大随机变化率,极速条件下峰值电流大于平均电流3倍以上,此种情况是造成过充的客观因素,一般锂电保护电路不能精准控制这个峰值。
由于电芯的紧密摆放,每片电芯和环境空气接触面不同,工作时的热量积累会造成很大温差,这个温差导致的电芯间的容量偏移,同样体现在电芯的电压散差上,且这个散差是动态的;采用电芯表面积与空间裸露面积比1:0.7的外延折边散热片,加装在每片电芯之间,用三个温度探头分别检测电池组二个侧面和中间位置散热片温度,充电时当温度偏差大于5度时充电截止电压自动降低0.02V,保证温度较高的电芯在高温状态下不发生过充。
随着科学技术的发展,将会有更多性能优良的电源品种出现在未来战争中,我们应该密切关注世界各先进国家蓄电池的研究应用情况,大力发展我国的电源装备,努力提高我国电源技术水平。近年来,随着锂离子电池技术的快速发展,在各个电源领域中,锂离子电池取代传统的铅酸电池的步伐也在逐步的加快。与传统的铅酸电池相比,锂离子电池具有能量密度高、体积小、质量轻、寿命长、使用温度范围宽等优势,尤其是以磷酸铁锂为正极材料的磷酸铁锂电池综合优势更加突出。目前,磷酸铁锂电池的工艺日趋成熟,成本逐步合理化,正在逐渐成为主流的高端启动电源解决方案。
目前常用的磷酸铁锂电池存在超低温环境下放电容量很低、无法充电,以及超高温条件下容量衰减快的问题,影响其在一些特殊领域(如太空、军事、智能电网、动力汽车)正常使用,阻碍磷酸铁锂电池的快速发展。而且,当使用锂离子电池的手机等通讯设备、汽车,在冬季或者高寒环境下运行时,如果电源不能提供足够的能量输出,这些设备就无法正常运行。磷酸铁锂电池的低温充放电性能在技术上还存在瓶颈,影响在低温条件下的应用。由于磷酸铁锂电池本身电导率较其他正极材料低,虽然在实施碳包覆、纳米细化颗粒后提高材料的电导率,但是温度降低到-20℃下,电池的充放电性能急剧下降,极大的限制电池的使用。因此,迫切需要解决-55℃环境的磷酸铁锂电池充放电问题。
发明内容
为了改善电池的防爆以及超低温下的充放电功能,本发明提供一种超低温防爆磷酸铁锂电池。本发明在-55℃~-45℃温度不需要预热板可直接进行充放电,并具有体积小和重量轻、安全性高、可靠性强,恒压输出、充电时间短、电池寿命长、低温特性明显、充电环境要求不高、可快速部署、维修更换简便、节能、安全的特点。
为了达到上述目的,本发明技术方案如下:
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