锂离子电池制造技术

本申请提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括：电池壳体和置于所述电池壳体内的电芯单体，其中，所述电池壳体内壁具有可膨胀石墨涂层。本申请利用可膨胀石墨受热膨胀后，体积急速增大，迅速包裹电芯，隔绝电芯与外界空气接触，达到阻燃的作用，从而实现电芯内部短路防护。

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池
本申请涉及锂离子电池制造领域，特别涉及一种高安全性的锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池由于具有较高的能量密度和稳定的循环性能，被认为是最重要的储能技术之一。但是，如果操作不当，化学能会以燃烧或爆炸的形式突然释放。热失控被认为是电池的安全问题的主要原因，其失控过程可分为三个阶段：阶段1，过热开始。由于电池外界环境温度过高、外部短路或内部短路、电池过充都可能会导致电池过热，当电池内部温度开始升高时，阶段1结束，阶段2开始。阶段2，热量积聚和气体释放过程。随着阶段2开始，电池内部温度迅速上升，并且氧气在电池内累积。阶段3，燃烧和爆炸。一旦积累到足够的氧气和热量，电池将会发生燃烧。而电池安全性控制主要以预防和失控管理为主。锂离子电池多选用铝壳作为电芯的外壳，其本身不具备防爆能力，一般会在铝壳上安装防爆阀，其主要作用为当壳体内部发热时，内部气压增加，在电池内部压力升高到一定程度时，防爆阀动作切断电流回路，当电池内部的压力进一步升高时，防爆阀结构被破坏，释放电池内部的压力，防止电池发生爆炸。但其不能阻止由于电池的内部短路造成的热失控。
技术实现思路
本申请要解决的技术问题是提供一种高安全性的锂离子电池以阻止由于电池的内部短路造成的热失控。为解决上述技术问题，本申请公开了一种锂离子电池，包括电池壳体和置于所述电池壳体内的电芯单体，所述电池壳体内壁具有可膨胀石墨涂层，所述可膨胀石墨涂层的主要成分包括可膨胀石墨以及防火助剂。可选的，所述可膨胀石墨涂层的厚度小于或等于10mm。可选的，所述电池壳体为金属壳体或复合材料壳体。可选的，所述电芯单体占所述电池壳体内容积的90％～98％。可选的，所述可膨胀石墨涂层的主要成分包括可膨胀石墨、季戊四醇、聚磷酸铵、三聚氰胺和基体树脂。可选的，所述可膨胀石墨涂层中，可膨胀石墨、季戊四醇、聚磷酸铵、三聚氰胺和基体树脂的质量百分数比例为：(10％～15％)∶(16％～23％)∶(18％～25％)∶(8％～15％)∶(33％～40％)。可选的，所述基体树脂为单一树脂或多种树脂混合物。与现有技术相比，本申请技术方案至少具有如下有益效果：在锂离子电池的壳体内壁涂覆可膨胀石墨涂层，可膨胀石墨受热膨胀后，体积急速增大，迅速包裹电芯，隔绝电芯与外界空气接触，达到阻燃的作用，从而实现电芯内部短路防护。并且，可膨胀石墨涂层涂覆简单，材料及工艺成本低。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请实施例的锂离子电池的制作方法的流程示意图。图2为本申请实施例锂离子电池的结构示意图。图3为为电池壳体剖后电池壳体内壁的结构示意图。具体实施方式下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。本申请技术方案采用可膨胀石墨作为阻燃剂，在电池内部实现阻燃剂将电芯完全包覆，以此隔绝空气。参考附图2和附图3所示，本申请技术方案提供的一种锂离子电池包括电池壳体10和置于所述电池壳体内的电芯单体(图中未示出)，其中，所述电池壳体10内壁具有可膨胀石墨涂层101，所述可膨胀石墨涂层的主要成分包括可膨胀石墨以及防火助剂。本申请公开了一种用于锂离子电芯的壳体10，壳体10由一片材经至少一次折弯成型，折弯成型的片材的两端抵接围成中空筒状结构。本申请实施例中，壳体10的形状可根据实际需求来设计，可选的，壳体10为一片材经过一次折弯围成的环抱式筒状结构，如圆柱形、圆台形、椭圆筒等。在一些实施例中，壳体10还可以为一片材经过多次折弯成型的筒状结构，如方筒形、规则或不规则多边形筒等。中空的筒状结构用来容纳电芯的电芯。片材为薄板结构，可以为单一材质的板板，也可以为多种材料符合的复合板材。可选的，片材的材质为铝、铝合金、钛合金、镁合金、钢片等金属材料；在一些实施例中，片材的材质也可以是铝塑膜片、碳纤维板、树脂复合片材、SMC片材等。如图3所示，为电池壳体剖后电池壳体10内壁具有可膨胀石墨涂层101，直接位于所述壳体10的内壁。可膨胀石墨是以天然鳞片石墨为原料，经化学或电化学处理而得到的一种石墨材料。由天然鳞片石墨制得的可膨胀石墨材料既保留了石墨的耐高温、耐腐蚀、摩擦系数低、自润滑性好、导电导热并呈各向异性等性能，又具备天然石墨所没有的可弯曲、可压缩、有弹性、不渗透等特点。可膨胀石墨平常保持普通涂膜状态，在受到200℃以上高温时，由于吸留在层间点阵中的化合物的分解，石墨层间的化合物急剧分解、气化、膨胀(沿层间膨胀150倍～250倍)，使可膨胀石墨开始膨胀，而电池温度达到200℃之上时，正极材料分解，释放出大量热和气体，持续升温。250℃～350℃嵌锂态负极开始与电解液发生反应。所以在此阶段，可膨胀石墨涂层吸收外界温度发生软化熔融，降低外界燃烧温度，而可膨胀石墨膨胀形成海绵状或蜂窝状炭化层填充壳体空间，将发热电芯隔离空气而窒息，达到灭火目的，且膨胀产物有极佳的抗氧化性和耐高温性。在本申请实施例中，所述电池壳体可以为铝壳、钢壳等金属壳体，也可以为铝塑膜等复合材料壳体。所述电芯单体占所述电池壳体内容积的90％～98％。所述可膨胀石墨涂层的厚度小于或等于10mm。可膨胀涂层厚度与电芯和壳体容积比例有关，可膨胀石墨膨胀后能完全覆盖内部发热电芯，吸收热量及使其隔离空气，避免更大的安全事故。电芯单体的厚度、宽度小于壳体内部空间的厚度、宽度方向，当涂层厚度过厚时会降低电芯有效设计空间，从而造成电芯容量损失，当涂层过薄时，可膨胀石墨膨胀后不足以完全覆盖内部发热电芯，无法起到保护电芯的作用，所以涂层厚度设定时，需根据实际电芯单体与电池壳体之间的所余留空间，确定合适的涂层厚度。所述可膨胀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池，包括电池壳体和置于所述电池壳体内的电芯单体，其特征在于，所述电池壳体内壁具有可膨胀石墨涂层。/n

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池，包括电池壳体和置于所述电池壳体内的电芯单体，其特征在于，所述电池壳体内壁具有可膨胀石墨涂层。


2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述可膨胀石墨涂层的厚度小于或等于10mm。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：范佳臻，吴月，田秀君，李敏，陈淑青，唐元鑫，
申请(专利权)人：湖南新敏雅新能源科技有限公司，苏州凌威新能源科技有限公司，四川新敏雅电池科技有限公司，
类型：新型
国别省市：湖南;43