[发明专利]一种高安全性一次锂锰电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高安全性一次锂锰电池及其制备方法，一次锂锰电池包括正极片、负极片、陶瓷隔膜、电解液以及电池壳，正极片、陶瓷隔膜、负极片、陶瓷隔膜依次重复层叠后形成为干电芯，一次锂锰电池由干电芯放入电池壳并经过注入电解液、老化、封口、老化制成，其创新点在于：负极片经过电化学预掺锂，将“满荷电态的二次锂电池负极片”或“零荷电态的锂/碳半电池正极片”转变成预锂化负极片，正极片的正反两面均设有正极片预留极耳，负极片的正反两面均设有负极片预留极耳，本发明的一次锂锰电池在经过撞击、挤压、针刺测试后，无起火、爆燃、爆炸的现象，安全性能高于传统的一次锂锰电池。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，特别是涉及一种高安全性一次锂锰电池及其制备方法。

背景技术

锂锰电池因其电压平台高、能量密度大、自放电率小和贮存时间长等优点，使其在市场上的应用范围越来越广泛。但传统锂锰电池在使用过程还存在一定的安全隐患，主要为：锂锰电池受到重物撞击、挤压、针刺等情况时，极易引发起火、爆燃、爆炸等安全事故。

影响锂锰电池安全性能的主要因素为：①传统的锂锰电池都是采用金属锂带作为负极片，因金属锂非常活泼，当电池受到外力作用而导致其内部的金属锂和电解液暴露于空气中时，金属锂极易与空气中的氧气、氮气、水份发生反应，尤其与水反应产生氢气，电解液中的有机溶剂也同时发生一系列分解反应，极易引发电池的起火、爆燃和爆炸；②传统的锂锰电池都是采用熔点不高的聚丙烯普通隔膜，当金属锂、电解液与空气中的氧气、氮气、水份发生反应而产生大量热能时，或者电池工作过程其内部温升过高时，普通隔膜极易收缩、破孔致使正极片和负极片直接接触而引起短路，快速引发电池的起火、爆燃和爆炸；③传统的锂锰电池制造企业所使用的电解液大多为外购，缺少电解液在安全性能方面的自主研发与设计，使得外购电解液制成的电池存在工作温升高、电解液易挥发和分解、易燃易爆等安全隐患；④电池制造工艺不合理致使电池内阻偏高，增大了电池工作时的发热，降低了电池的安全稳定性。

发明内容

本发明的目的提供了一种高安全性一次锂锰电池及其制备方法，解决上述现有技术问题中的一个或者多个。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种高安全性的一次锂锰电池，一次锂锰电池包括正极片、负极片、陶瓷隔膜、电解液以及电池壳，正极片、陶瓷隔膜、负极片、陶瓷隔膜依次重复层叠后形成为干电芯，一次锂锰电池由干电芯放入电池壳并经过注入电解液、老化、封口、老化制成，其创新点在于：负极片经过电化学预掺锂，将“满荷电态的二次锂电池负极片”或“零荷电态的锂/碳半电池正极片”转变成预锂化负极片，正极片的正反两面均设有正极片预留极耳，负极片的正反两面均设有负极片预留极耳；

干电芯包括正极全极耳和负极全极耳，若干正极片层叠时，正极片预留极耳之间相互对齐且形成为多重正极片极耳，多重正极片极耳和平面金属薄片集流体焊接形成为正极全极耳，若干负极片层叠时，负极片预留极耳之间相互对齐且形成为多重负极片极耳，多重负极片极耳和平面金属薄片集流体焊接形成为负极全极耳；

陶瓷隔膜为高机械强度、高孔隙率和高润湿性的纳米微孔陶瓷隔膜；

电解液由浓度为0.7～2mol的锂盐和高沸点兼低蒸气压的有机溶剂混合制成，有机溶剂为碳酸脂或羧酸脂；

电池壳的两端分别设有壳体正极集流体、壳体负极集流体，一次锂锰电池由干电芯放入电池壳，且使得正极全极耳、负极全极耳分别连接壳体正极集流体、壳体负极集流体，并经过注入电解液、老化、封口、老化制成。

进一步的，上述锂盐为:高氯酸锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、三氟甲基磺酰亚胺锂、三氟甲基磺酸锂、碘化锂；

高沸点兼低蒸气压的碳酸脂为: 碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯；

高沸点兼低蒸气压的羧酸脂为: 乙酸丁酯、丙酸丙酯、丁酸乙酯、丁酸丙酯、γ-丁内酯、δ-戊内酯。

进一步的，上述电池壳的形状为方型，电池壳的材质为钢或铝或铝塑。