一種高安全性的鋁電解電容器型鈷酸鋰鋰離子電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種高安全性的鋁電解電容器型鈷酸鋰鋰離子電池。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代社會(huì)信息化和智能化的高速發(fā)展，以及環(huán)境污染和能源匱乏日漸嚴(yán)重，社會(huì)對(duì)蓄電器件的容量和輸出功率要求越來(lái)越高，鋰離子電池和電容器等成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)。鋰離子電池具有能量密度高、自放電率低等優(yōu)點(diǎn)，但倍率性能不理想，功率密度較低，而且鋰離子電池的電壓范圍在3.0?4.1V之間，高于4.1V時(shí)，電池正極材料和電解液不穩(wěn)定、易氧化，負(fù)極表面易析鋰形成鋰枝晶，帶來(lái)安全隱患。特別在鋰離子電池濫用的狀況下，如何提高鋰離子電池諸如針刺、擠壓等安全性能避免爆炸事故的發(fā)生顯得尤為迫切。
[0003]與此同時(shí)，鈷酸鋰作為鋰離子電池最早商業(yè)化應(yīng)用的正極材料，具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、容量比高、綜合性能突出的特點(diǎn)，但是由于金鈷的存在其安全性差、成本非常高，直接制約了鈷酸鋰在鋰離子電池領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種高安全性的鋁電解電容器型鈷酸鋰鋰離子電池，具有安全性好、功率密度高、加工方便和成本低廉的特點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
本發(fā)明公開(kāi)了一種高安全性的鋁電解電容器型鈷酸鋰鋰離子電池，包括負(fù)極片、正極片和隔膜，所述負(fù)極片、正極片和隔膜相互間隔圓柱形卷繞設(shè)計(jì)形成圓柱形電芯，所述隔膜設(shè)置在負(fù)極片和正極片之間，所述負(fù)極片為雙面涂層結(jié)構(gòu)，所負(fù)極片的負(fù)極集流體兩面均涂有負(fù)極活性材料層，所述負(fù)極集流體的尾部設(shè)有沒(méi)有涂覆負(fù)極活性材料層的負(fù)極裸露區(qū)，所述正極片為雙面涂層結(jié)構(gòu)，所述正極片的正極集流體雙面涂有正極活性材料層，所述正極集流體的尾部設(shè)有沒(méi)有涂覆正極活性材料層的正極裸露區(qū)，所述負(fù)極裸露區(qū)雙面貼合有鋁電解電容器的陰極鋁箔，所述正極集流體為鋁電解電容器的陽(yáng)極鋁箔，所述負(fù)極裸露區(qū)包裹正極裸露區(qū)設(shè)置在所述圓柱形電芯外側(cè)圓周，卷繞在負(fù)極裸露區(qū)、正極裸露區(qū)之間的隔膜雙面貼合有浸泡有電容器電解液的隔離紙，所述正極活性材料層為鈷酸鋰正極材料層。
[0006]在鋰離子電池中，能勢(shì)最高的是正極集流體對(duì)負(fù)極活性材料層，然后是正極活性材料層對(duì)負(fù)極活性材料層，然后是正極活性材料層對(duì)負(fù)極集流體，最后是負(fù)極集流體對(duì)正極集流體。通過(guò)在鋰離子電池中設(shè)置負(fù)極裸露區(qū)與正極裸露區(qū)包裹在圓柱形電芯圓周的外偵牝鋰離子電池在經(jīng)受諸如擠壓、針刺等濫用情況下，負(fù)極集流體與正極集流體最先接觸，發(fā)生短路，是能勢(shì)最低的一種接觸方式，從而實(shí)現(xiàn)鋰離子電池正極和負(fù)極的短路，釋放出一定的能量，有效避免了爆炸事故的發(fā)生，提高了鋰離子電池的安全性。通過(guò)正極集流體采用鋁電解電容器的陽(yáng)極鋁箔，既滿足鋰離子電池正極集流體常規(guī)的使用要求，同時(shí)也使陽(yáng)極鋁箔和貼合在負(fù)極集流體的陰極鋁箔形成相對(duì)面積較大的鋁電解電容器，在沒(méi)有降低鋰離子電池能量密度的前提下，有效提升了鋰離子電池的功率密度。通過(guò)鋁電解電容器的陽(yáng)極鋁箔和陰極鋁箔分別設(shè)置在鋰離子電池正極裸露區(qū)和負(fù)極裸露區(qū)的設(shè)置，對(duì)于鋰離子電池諸如涂布、分條、制片等前工序并沒(méi)有發(fā)生影響，只需要在卷繞工序引入陰極鋁箔和隔離紙即可，簡(jiǎn)化加工過(guò)程，提升生產(chǎn)效率。鋁電解電容器的主要原料為陽(yáng)極鋁箔和陰極鋁箔，鋁箔來(lái)源廣泛，且陽(yáng)極鋁膜同時(shí)也可以作為鋰離子電池的正極集流體，在給鋰離子電池附加鋁電解電容器功能的同時(shí)不會(huì)造成成本的劇增。
[0007]進(jìn)一步地，所述鋰離子電池還包括鋰離子電池電解液，所述鋰離子電池電解液由溶劑、電解質(zhì)鹽和添加劑組成，其中溶劑由碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸乙烯酯(EC)四元組分組成，其體積百分如下:DMC占20%?30%，DEC占20%?30%，EMC占10%?20%，EC占25%?50%。鋰離子電池電解液體系與鋁電解電容器的電解液體系均為性質(zhì)現(xiàn)實(shí)的有機(jī)溶劑體系，既滿足鋰離子電池的要求，又滿足了鋁電解電容器的工作需要，有效簡(jiǎn)化了加工制造過(guò)程。
[0008]進(jìn)一步地，所述添加劑由成膜添加劑、防過(guò)充添加劑和高溫添加劑組成，其中，成膜添加劑有碳酸乙烯亞乙酯(VEC)、碳酸亞乙烯酯(VC)，濃度為0.5?3.0%，防過(guò)充添加劑有環(huán)已苯(CHB)、聯(lián)苯、二甲苯，濃度為0.5?3.0%，高溫添加劑有1，3_丙烷磺內(nèi)酯(AS)、鄰苯二甲酸酐(PA)，其濃度為0.5?3.0%。
[0009]進(jìn)一步地，所述圓柱形電芯還包括圓柱形鋼殼，所述圓柱形電芯封裝在鋼殼內(nèi)部。
[0010]進(jìn)一步地，所述負(fù)極片的長(zhǎng)度大于所述正極片，所述負(fù)極裸露區(qū)的長(zhǎng)度大于所述正極裸露區(qū)，所述負(fù)極裸露區(qū)、正極裸露區(qū)包裹在圓柱形電芯外側(cè)一周到十周?？梢愿鶕?jù)實(shí)際需要。靈活設(shè)置負(fù)極裸露區(qū)、正極裸露區(qū)環(huán)繞在圓柱形電芯的圈數(shù)，圈數(shù)越多，鋰離子電池的安全性越高，鋁電解電容器的電容也就越高，但同時(shí)會(huì)造成圓柱形電芯半徑的增加，反而降低鋰離子電池能量密度。
[0011]進(jìn)一步地，所述負(fù)極集流體為銅箔。
[0012]進(jìn)一步地，所述隔膜為PE隔膜、PP隔膜或PE/PP復(fù)合隔膜。
[0013]進(jìn)一步地，所述負(fù)極活性材料層為天然石墨材料層和和/或人工石墨材料層。
[0014]進(jìn)一步地，所述陽(yáng)極鋁箔表面包括經(jīng)過(guò)腐蝕處理形成的陽(yáng)極氧化膜，所負(fù)極鋁箔表面包括未經(jīng)腐蝕處理的天然氧化膜，所述陽(yáng)極氧化膜和天然氧化膜透過(guò)隔離紙彼此相對(duì)。
[0015]本發(fā)明一種高安全性的鋁電解電容器型鈷酸鋰鋰離子電池，具有如下的有益效果:
第一、安全性好，通過(guò)在鋰離子電池中設(shè)置負(fù)極裸露區(qū)與正極裸露區(qū)包裹在圓柱形電芯圓周的外側(cè)，鋰離子電池在經(jīng)受諸如擠壓、針刺等濫用情況下，負(fù)極集流體與正極集流體最先接觸，發(fā)生短路，是能勢(shì)最低的一種接觸方式，從而實(shí)現(xiàn)鋰離子電池正極和負(fù)極的短路，釋放出一定的能量，有效避免了爆炸事故的發(fā)生，提高了鋰離子電池的安全性，特別針對(duì)鈷酸鋰正極材料含有爆炸風(fēng)險(xiǎn)的鋰離子電池來(lái)說(shuō)形成非常良好的安全保護(hù)機(jī)制；
第二、功率密度高，通過(guò)正極集流體采用鋁電解電容器的陽(yáng)極鋁箔，既滿足鋰離子電池正極集流體常規(guī)的使用要求，同時(shí)也使陽(yáng)極鋁箔和貼合在負(fù)極集流體的陰極鋁箔形成相對(duì)面積較大的鋁電解電容器，在沒(méi)有降低鋰離子電池能量密度的前提下，有效提升了鋰離子電池的功率密度；
第三、加工方便，通過(guò)鋁電解電容器的陽(yáng)極鋁箔和陰極鋁箔分別設(shè)置在鋰離子電池正極裸露區(qū)和負(fù)極裸露區(qū)的設(shè)置，對(duì)于鋰離子電池諸如涂布、分條、制片等前工序并沒(méi)有發(fā)生影響，只需要在卷繞工序引入陰極鋁箔和隔離紙即可，簡(jiǎn)化加工過(guò)程，提升生產(chǎn)效率；
第四、成本低廉，鋁電解電容器的主要原料為陽(yáng)極鋁箔和陰極鋁箔，鋁箔來(lái)源廣泛，且陽(yáng)極鋁膜同時(shí)也可以作為鋰離子電池的正極集流體，在給鋰離子電池附加鋁電解電容器功能的同時(shí)不會(huì)造成成本的劇增。
【附圖說(shuō)明】
[0016]附圖1為本發(fā)明一種高安全性的鋁電解電容器型鈷酸鋰鋰離子電池卷繞結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖2為本發(fā)明一種高安全性的鋁電解電容器型鈷酸鋰鋰離子電池負(fù)極片尾部結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖3為本發(fā)明一種高安全性的鋁電解電容器型鈷酸鋰鋰離子電池正極片尾部結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖4為本發(fā)明一種高安全性的鋁電解電容器型鈷酸鋰鋰離子電池隔膜尾部結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖中標(biāo)記包括:100、負(fù)極片，101、負(fù)極集流體，102、負(fù)極活性材料層，103、負(fù)極裸露區(qū)，20