一種具有過充保護功能的鋰離子電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及裡離子電池領(lǐng)域，具體地，設(shè)及一種具有過充保護功能的裡離子電池。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國經(jīng)濟多年來的飛速發(fā)展給資源和環(huán)境帶來了巨大的壓力，建設(shè)資源節(jié)約型和 環(huán)境友好型社會成為當(dāng)前科學(xué)發(fā)展的重要主題，而作為國民經(jīng)濟重要支柱的汽車產(chǎn)業(yè)則更 是面臨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與升級的重任，人們期待具有集零排放和低噪音等諸多優(yōu)點的電動 汽車能加快普及，W減少汽車對傳統(tǒng)化石能源的依賴并提高城市宜居程度。在此條件下，新 能源汽車尤其是電動汽車表現(xiàn)出了其得天獨厚的優(yōu)勢。裡離子電池 W其環(huán)保無污染和可W 適應(yīng)不同場合對比能量和比功率的要求，成為新能源汽車最優(yōu)先考慮的動力源，從而已逐 步取代傳統(tǒng)的鉛酸電池所占據(jù)的動力電池市場。
[0003] 新能源汽車動力電池系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一是動力裡離子電池技術(shù)，尤其是高 安全、長壽命、高一致性的動力裡離子電池，然而與鉛酸電池和儀氨電池相比，現(xiàn)有的裡離 子電沒有自我安全保護能力，一般在組裝成模塊時需外接保護板，避免裡離子電池模塊中 的個別單體電池出現(xiàn)過充或過放等安全隱患，同時在模塊上安裝LECU(局部電子控制單 元），對模塊中的單體電池進行采壓及采溫，并將數(shù)據(jù)傳輸給BMU(電池管理系統(tǒng))進行控制， 受到保護板的各種硬件元器件的耐久性及精度影響，使得電池模塊及系統(tǒng)的可靠性降低， 并存在一定的BMU失效導(dǎo)致的安全隱患。
[0004] 在專利公開CN201210518661.4中提出了一種自均衡裡離子電池，該電池包含憐 酸鐵裡正極、負(fù)極、隔膜、電解液，及外殼，該外殼包含蓋板組件及殼身，該蓋板組件包含:蓋 板，正極柱組件，負(fù)極柱組件，設(shè)置在蓋板中央的具有螺紋凸緣的注液口，該注液口向蓋板 外側(cè)凸起形成管狀空腔，該管狀空腔直徑大于注液機針頭，該管狀空腔的內(nèi)壁設(shè)有螺紋； 及，設(shè)置在注液口上的拆卸式安全閥，通過該安全閥的拆卸，可W反復(fù)對電池的電解液進行 補充。本發(fā)明提供的電池結(jié)構(gòu)，有效地提高了裡離子電池的一致性、可靠性、環(huán)境適應(yīng)性及 循環(huán)使用壽命，并可實現(xiàn)大電流均衡，解決了現(xiàn)有保護板均衡電流小，可靠性差的難題，特 別適用于使用大容量裡離子電池的儲能、軌道交通及電動汽車領(lǐng)域。
[000引在專利公開CN 201310594341.1中提出了一種耐浮充裡離子電池模塊及其浮充方 法，該裡離子電池模塊在不具備保護板W及電子控制裝置下，能夠在恒定電壓下進行持續(xù) 充電。該裡離子電池模塊包含若干電池、溫度開關(guān)、局部電控單元板、外殼、功率線、輸出端 口 W及跨接片。溫度開關(guān)與電池串聯(lián)，設(shè)置在電池與輸出端口之間；溫度開關(guān)能夠探測溫 度，當(dāng)溫度過高時斷開。溫度開關(guān)斷開的溫度區(qū)間為60°C~65°C。電池為自均衡電池，W含鐵 的裡基化合物為正極。本發(fā)明還提供了該耐浮充裡離子電池模塊的浮充方法。本發(fā)明提供 的耐浮充裡離子電池模塊及其浮充方法，在電性能及安全性能方面均能滿足儲能等領(lǐng)域的 應(yīng)用要求，并在環(huán)境保護方面優(yōu)于鉛酸電池。
[0006]采用上述發(fā)明制作的裡離子電池雖然使用了氧化還原飛梭添加劑，但是在過充保 護過程中氧化還原飛梭會將電能轉(zhuǎn)化為熱能，導(dǎo)致裡離子電池內(nèi)阻發(fā)生不可逆的增長，從 而使得裡離子電池發(fā)熱嚴(yán)重，電池內(nèi)部存在熱分解脹氣隱患，從而無法實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。
[0007] 盡管可W在相對低的過充充電速率下使用氧化還原飛梭，但是通常理想的是電池 組可W相對高的速率進行充電。高速率下的功率耗散往往會造成高溫，運會縮短使用壽命。 通常的做法是對包括未配備飛梭的裡離子電池的裡離子電池組使用單獨的電池充電控制 電路。對各個裡離子電池進行監(jiān)測增加了具有串聯(lián)的許多個此類電池的電池組的費用和復(fù) 雜度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明目的是提供一種具有過充保護功能的裡離子電池，通過在電解液中添加低 阻抗成膜添加劑解決氧化還原飛梭造成的電池發(fā)熱的問題，在電性能及安全性能方面均能 滿足要求，該電池能進行自我的均衡調(diào)節(jié)及溫升控制，從而有效提高電池的使用壽命及安 全性能。
[0009] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種具有過充保護功能的裡離子電池，該裡離 子電池由憐酸鐵裡正極，石墨負(fù)極及特種電解液組成，該特種電解液由電解質(zhì)、有機溶劑、 氧化還原飛梭添加劑及低阻抗成膜添加劑組成，所述的低阻抗成膜添加劑硫酸醋或有機裡 丈h rm. O
[0010]所述的氧化還原飛梭添加劑選擇糞、蔥、2,5-二叔T基-1,4-二甲氧基苯、嚷嗯、4-叔下基-茵香酸、1-硝基-3-叔下基-2-甲氧基苯，1-氯基-3-叔下基-2-甲氧基苯中的任意 一種或兩種W上的混合。該添加劑能在3.8V-3.95V電壓下進行長時間的小電流恒流充電， 在充電過程中，氧化還原飛梭在正極被氧化，擴散到負(fù)極后進行還原，然后再擴散回正極， 往復(fù)循環(huán)。運是一個氧化還原反應(yīng)，不產(chǎn)生其他雜質(zhì)，電能轉(zhuǎn)化為熱能，使得電池不被過充， 解決了過充電對電池帶來的安全隱患。
[0011] 所述的氧化還原飛梭添加劑的用量為電解液總質(zhì)量的0.5-2%。
[0012] 所述的硫酸醋選擇亞硫酸乙締醋、亞硫酸丙締醋。
[0013] 所述的有機裡鹽選擇雙=氣甲基橫酷亞胺裡、雙氣橫酷亞胺裡或二氣憐酸裡。
[0014] 所述的低阻抗成膜添加劑的用量為電解液總質(zhì)量的0.5-2%。
[0015] 所述電解液的電解質(zhì)為六氣憐酸裡，其在電解液中的濃度為Imol/L~1.5mol/L。
[0016] 所述電解液的有機溶劑EC(碳酸乙締醋）：EMC(碳酸甲乙醋）：DMC(碳酸二甲醋）= 30〇/〇~40%: 30%~40%: 30%~45%，W體積百分?jǐn)?shù)計。
[0017] 采用本發(fā)明的特種電解液制作的裡離子電池，在3.8V~3.95V能實現(xiàn)持續(xù)的恒流充 電，由氧化還原飛梭將持續(xù)充電產(chǎn)生的多余電能轉(zhuǎn)換成熱能，由低阻抗的成膜添加劑將產(chǎn) 生的熱量均勻快速的分散，從而不影響電池的電化學(xué)性能及電池內(nèi)部的界面特性。
[0018] 所述具有過充保護功能的裡離子電池正極材料采用憐酸鐵裡材料，負(fù)極采用天然 石墨、人造石墨、中間相碳微球、娃碳合金等材料的一種或兩種混合物，該電池能在3.8V-3.95V耐恒流過充電。
[0019] 本發(fā)明制備的電解液充分利用氧化還原飛梭與低阻抗成膜添加劑的協(xié)同效應(yīng)，當(dāng) 裡離子電池發(fā)生過充至氧化還原飛梭的錯制電壓時，大量的電能轉(zhuǎn)化為熱能，從而提高了 電池內(nèi)部的極化內(nèi)阻，低阻抗成膜添加劑能將其產(chǎn)生的熱能及時吸收，并將熱量通過正、負(fù) 極電子導(dǎo)體及時分散開，同時保證負(fù)極界面穩(wěn)定性，避免電池發(fā)生脹氣隱患，同時提升電池 的安全性能。
[0020] 本發(fā)明提供的具有過充保護功能的裡離子電池，具有W下優(yōu)點： (1) 本發(fā)明提供具有過充保護功能的裡離子電池，在3.8V~3.95V電壓范圍內(nèi)能夠耐受 過充，大幅度提升裡離子電池的安全性能； (2) 本發(fā)明提供的具有過充保護功能的裡離子電池，能夠有效簡化電池管理系統(tǒng)的功 能，同時提高電池模塊及系統(tǒng)的可靠性。
[0021] 本發(fā)明提供的裡離子電池適用于純電動車領(lǐng)域，尤其適用于低速電動車領(lǐng)域，具 體包括電動自行車、電動摩托車、電動=輪車、低速電動汽車、微轎等。
【具體實施方式】
[0022] W下對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步地說明。
[0023] 本發(fā)明提供的裡離子電池，正極材料采用憐酸鐵裡，負(fù)極采用石墨材料，該電池能 同時在3.8V~3.95V耐恒流過充電。
[0024] 實施例1 制作具有過充保護功能的裡離子電池： 1、正極片制作 將NMP(N-甲基化咯燒酬