專利名稱：一種安全鋰離子電池的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種安全鋰離子電池。
背景技術：
按照國軍標GJB2374-95鋰電池安全要求和國軍標GJB4477-2002鋰離子蓄電池組通用規范，QC/T743-2006電動汽車用鋰離子蓄電池標準要求，鋰離子電池在過充、過放、短路、擠壓、針刺、跌落等濫用試驗時，必須確保鋰離子電池不發生燃燒或者爆炸，究其原因其實就是控制大量的能量短時間釋放，即控制熱失控。以針刺為例說明
鋰離子電池由正極、負極、隔膜和電解液組成，手機、筆記本電腦用單體鋰離子電池容量一般較小，在2Ah左右，采用常規方法基本可保證安全。電動自行車、電動汽車等動力電池容量一般較大，在IOAh 300Ah之間，由于單體容量高，內部的導熱差熱量不均勻等原因，無法達到安全標準。電池給負載提供電源時，正、負極通過負載實現電子連接，電流在額定范圍內，大容量電池內阻小，產生的焦耳熱少，電池溫升小，確保正常使用。但電池被導電性物針刺時， 正、負極通過導電針直接短路。導致介于正、負極的導電針部分電流增大150倍以上，該處的焦耳熱增大22500倍，過量的熱無法傳出，局部高溫使其周圍的隔膜熔化，導致正負極活性物的短接。活性物的高阻，又產生高溫，導致隔膜進一步熔化。而產生的熱導致電解液氣化，電池內壓增加，過量的氣體無法通過安全氣閥排除，導致電池著火甚至爆炸。目前中科萊紡成都公司生產的陶瓷隔膜，在電池熱失控時可降低隔膜的收縮，同時提高收縮溫度，但沒有從根本上控制熱失控，電池容量較小時可實現不著火不爆炸，但容量相對較大時仍然存在著火和爆炸的可能性。18650電芯采用頂蓋下預置PTC，在溫度足夠高時，PTC阻值可提高1000倍以上， 能有效保護電芯外部短路，但對于針刺等內部短路無任何效果，對于非18650體系幾乎不用PTC方案。能量釋放必須要有回路，包括電子回路和離子回路，切斷任何一條回路，就有可能使電池安全。現有技術中，不論是方形疊片電池還是卷繞式電池，電極活性材料中都必須添加導電劑。目前，導電劑一般采用導電石墨或乙炔黑，粒徑在3 10微米。本發明從電極活性材料中添加導電劑入手，研究確保安全的鋰離子電池，本案由此產生。
發明內容
本發明的目的在于提供一種可確保安全的鋰離子電池。為了達成上述目的，本發明的解決方案是
一種安全鋰離子電池，在電極活性材料中添加復合導電劑，其中，復合導電劑是由基體材料和表層材料組成的顆粒，基體材料采用聚乙烯，表層材料采用導電聚合物，復合導電劑按重量百分比計占電極活性材料的1 10%，最佳占2 5%。所述復合導電劑顆粒的粒徑為1 10微米，最佳為3 5微米。所述導電聚合物是聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚苯撐、聚苯撐乙烯或聚雙炔。所述電極活性材料是指正極活性材料或負極活性材料，不論復合導電劑添加哪個電極活性材料中，都具有同樣的效果。所述電極活性材料中還可添加導電石墨或乙炔黑。采用上述方案后，本發明不僅可在過充、過放、短路、擠壓、針刺或跌落而導致鋰電池過熱時，利用電極活性材料中添加的復合導電劑基體材料聚乙烯由于受熱而熔融，從而導致聚乙烯微粒表面的導電高分子材料破壞而失去導電性(低密度聚乙烯微粒，熔融溫度在90 110°C，即當溫度達到90°C時開始熔融，到110°C時完全熔融成液體，由于導電聚合物是依附在聚乙烯表面上的，所以當基體材料熔融后，皮之不存毛將焉附，復合導電劑失去導電能力)，提高安全性；同時，還可在鋰離子電池內部短路和外部短路引起的電池熱失控時，在一定溫度條件下使復合導電劑熔融而失去導電性能，從而切斷電子電路，確保電池安全。
具體實施例方式實施例1
鈷酸鋰/石墨電池，正極材料配比中，聚吡咯復合導電劑占4%，乙炔黑占1%，電池容量 60Ah,電池循環壽命不低于1000次，電池根據國軍標和電動汽車標準進行安全測試，不著火不爆炸。實施例2
錳酸鋰/石墨電池，正極材料配比中，聚苯撐乙烯復合導電劑占5%，電池容量300Ah， 電池循環壽命不低于1800次，電池根據國軍標和電動汽車標準進行安全測試，不著火不爆炸。實施例3
三元材料/石墨電池，正極材料配比中，聚噻吩復合導電劑占6%，電池容量90Ah，電池循環壽命不低于1500次，電池根據國軍標和電動汽車標準進行安全測試，不著火不爆炸。對比例
三元材料/石墨電池，正極材料配比中，導電石墨占3%，乙炔黑占2%，電池容量90Ah，電池循環壽命不低于1650次，電池根據國軍標和電動汽車標準進行安全測試，著火并爆炸。以下再給出更多實例列表說明復合導電劑的效果。
權利要求
1.一種安全鋰離子電池，其特征在于在電極活性材料中添加復合導電劑，復合導電劑是由基體材料和表層材料組成的顆粒，基體材料采用聚乙烯，表層材料采用導電聚合物， 復合導電劑按重量百分比計占電極活性材料的1 10%。
2.如權利要求1所述的一種安全鋰離子電池，其特征在于復合導電劑按重量百分比計占電極活性材料的2 5%。
3.如權利要求1所述的一種安全鋰離子電池，其特征在于復合導電劑顆粒的粒徑為 1 10微米。
4.如權利要求3所述的一種安全鋰離子電池，其特征在于復合導電劑顆粒的粒徑為 3 5微米。
5.如權利要求1所述的一種安全鋰離子電池，其特征在于導電聚合物是聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚苯撐、聚苯撐乙烯或聚雙炔。
6.如權利要求1所述的一種安全鋰離子電池，其特征在于電極活性材料是指正極活性材料或負極活性材料。
7.如權利要求1所述的一種安全鋰電池，其特征在于電極活性材料中還添加了導電石墨或乙炔黑。
全文摘要
本發明公開一種安全鋰離子電池，在電極活性材料中添加復合導電劑，其中，復合導電劑是由基體材料和表層材料組成的顆粒，基體材料采用聚乙烯，表層材料采用導電聚合物，復合導電劑按重量百分比計占電極活性材料的1～10%，最佳占3～6%。本發明不僅可在過充、過放、短路、擠壓、針刺或跌落而導致鋰離子電池過熱時，利用電極活性材料中添加的復合導電劑受熱熔融，失去導電性而導致活性材料電阻增大，提高安全性；同時，還可在鋰離子電池內部短路和外部短路引起的電池熱失控時，在一定溫度條件下使復合導電劑熔融而失去導電性能，從而切斷電子電路，確保電池安全。
文檔編號H01M10/0525GK102324554SQ20111026036
公開日2012年1月18日 申請日期2011年9月5日 優先權日2011年9月5日
發明者俞會根, 唐芬, 姜榮軍 申請人:廈門華戎能源科技有限公司