一种锂离子电池及用电装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种锂离子电池，包括电芯和封装膜；电芯包括隔膜，隔膜包括基膜和涂层，涂层的料包括陶瓷颗粒和粘结剂，粘结剂和基膜材料中至少一种包括热分解温度≥180℃的聚合物；封装膜上设置有单向排气阀；阀口柱芯的材料包括第一可变形材料。当电池发生自产热，隔膜温敏涂层在高温时熔化填充隔膜孔洞降低隔膜透气性，减缓高反应活性气体在电池中引发的串扰反应。同时，第一可变形材料随着电池温度升高而熔化松动，从而电池内部产气可通过排气阀排放至电池外部，减少高反应活性气体在电池内部存留而持续触发界面放热反应，延长热失控触发时间。此外，隔膜高温时的结构完整性可以避免高氧化反应活性的正负极直接接触，从而避免剧烈热失控反应。免剧烈热失控反应。免剧烈热失控反应。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池及用电装置


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，特别是涉及一种锂离子电池及用电装置。

技术介绍

[0002]近年来，随着人们低碳出行的观念越来越强烈，新能源汽车越来越普及。然而，随着新能源汽车保有量迅速增加，新能源汽车自燃起火事故频发，严重打击了消费者对新能源汽车的信心。其中，锂离子电池热失控是新能源汽车安全事故的主要原因之一，并且以高镍三元材料(LiNixMnyCoz，x+y+z＝1,NMC)为主的动力锂离子电池热失控问题更加严峻。因此，减少锂离子电池的热失控问题是提高新能源汽车安全性的关键点之一。

技术实现思路

[0003]基于此，有必要提供一种锂离子电池及用电装置，以有效降低锂离子电池发生热失控问题的概率。
[0004]本专利技术的第一方面提供了一种锂离子电池，包括：
[0005]电芯，所述电芯包括隔膜，所述隔膜包括具有多孔结构的基膜和位于所述基膜至少一侧的涂层，所述涂层的材料包括涂覆颗粒和粘结剂，所述涂覆颗粒和所述粘结剂的质量比为(0.05
‑
2):1；所述粘结剂和所述基膜的材料中的至少一种包括热分解温度≥180℃的聚合物；以及
[0006]封装所述电芯的封装膜，所述封装膜上设置有排气阀；
[0007]所述排气阀包括柱芯及套设在所述柱芯外侧的空心外壳，所述柱芯的材料包括第一可变形材料。
[0008]在一些实施例中，所述锂离子电池具有下述特征中的至少一项：
[0009](1)所述第一可变形材料包括聚乙烯吡咯烷酮、聚N
‑
异丙基丙烯酰胺、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和聚碳酸酯中的一种或多种；
[0010](2)所述柱芯的横切面的直径为1mm
‑
5mm；
[0011](3)所述柱芯的轴向长度为1mm
‑
5mm；
[0012](4)所述封装膜为开裂温度为130℃
‑
150℃的铝塑膜。
[0013]在一些实施例中，所述锂离子电池还包括两片夹板，两片所述夹板分别位于所述封装膜相对的两侧，且两片所述夹板未遮挡所述排气阀；
[0014]可选地，所述夹板选自云母板和石棉隔热板中的一种。
[0015]本专利技术的第二方面提供了一种锂离子电池，包括：
[0016]电芯，所述电芯包括隔膜，所述隔膜包括具有多孔结构的基膜和位于所述基膜至少一侧的涂层，所述涂层的材料包括涂覆颗粒和粘结剂，所述涂覆颗粒和所述粘结剂的质量比为(0.05
‑
2):1；所述粘结剂和所述基膜的材料中的至少一种包括热分解温度≥180℃的聚合物；以及
[0017]封装所述电芯的外壳，所述外壳包括顶盖，所述顶盖上设置有防爆孔，所述顶盖表
面上设置有用以遮盖所述防爆孔的防爆片，所述防爆片面向所述电芯的一侧表面具有划痕，所述划痕的深度为所述防爆片厚度的60％
‑
90％。
[0018]本专利技术的第三方面提供了一种锂离子电池，包括：
[0019]电芯，所述电芯包括隔膜，所述隔膜包括具有多孔结构的基膜和位于所述基膜至少一侧的涂层，所述涂层的材料包括涂覆颗粒和粘结剂，所述涂覆颗粒和所述粘结剂的质量比为(0.05
‑
2):1；所述粘结剂和所述基膜的材料中的至少一种包括热分解温度≥180℃的聚合物；以及
[0020]封装所述电芯的外壳，所述外壳包括顶盖，所述顶盖上设置有防爆孔，所述顶盖表面上设置有用以遮盖所述防爆孔的防爆阀，所述防爆阀包括防爆基片和贴附于所述防爆基片表面的材料层，所述材料层远离所述防爆基片的一侧贴于所述顶盖的表面，所述材料层包括形状记忆材料或第二可变形材料。
[0021]在一些实施例中，所述锂离子电池具有下述特征中的至少一项：
[0022](1)所述材料层的厚度为0.5mm
‑
2mm；
[0023](2)所述防爆基片的厚度为0.05mm
‑
0.5mm；
[0024](3)所述形状记忆材料包括聚氨酯、聚己内酯、聚降冰片烯、聚苯乙烯、聚酰亚胺、聚醚醚酮、全芳香液晶聚酯和环氧树脂中的一种或多种；
[0025](4)所述第二可变形材料包括聚乙烯吡咯烷酮、聚N
‑
异丙基丙烯酰胺、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和聚碳酸酯中的一种或多种。
[0026]在一些实施例中，所述涂层的材料还包括第三可变形材料；
[0027]可选地，所述第三可变形材料包括聚丙烯、聚丙烯
‑
乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯和聚(偏二氟乙烯
‑
co
‑
六氟丙烯)中的一种或多种；
[0028]可选地，所述第三可变形材料在所述涂层中的质量占比为5％
‑
60％。
[0029]在一些实施例中，所述隔膜具有下述特征中的至少一项：
[0030](1)所述粘结剂包括聚酰亚胺、芳纶聚酯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚离子液体和羧甲基纤维素钠中的一种或多种；可选地，所述粘结剂的相对分子质量为1
×
105g/mol
‑5×
105g/mol；
[0031](2)所述基膜的材料包括聚烯烃、聚酯、聚氨酯、聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚砜、芳纶和芳纶聚酯中的一种或多种；(3)所述涂覆颗粒包括氧化铝、勃母石、硫酸钡、二氧化硅、氮化硼、蒙脱土、二氧化钛、二氧化锆、氧化镁、氢氧化镁、氢氧化铝、碳化硅、碳化锆、碳酸钙、水滑石、锂镧锆氧固态电解质、磷酸铝钛锂固态电解质和金属有机框架材料中的一种或多种；
[0032](4)所述涂覆颗粒包括体积平均粒径Dv50为10nm
‑
100nm的第一颗粒以及体积平均粒径Dv50为0.1μm
‑
10μm的第二颗粒；
[0033]可选地，所述第一颗粒和所述第二颗粒的质量比为(0.5
‑
2):1。
[0034]在一些实施例中，所述隔膜还具有下述特征中的至少一项：
[0035](1)所述隔膜的孔隙的平均孔径为20nm
‑
50nm；
[0036](2)所述隔膜的孔隙率为30％
‑
40％；
[0037](3)所述基膜的厚度为5μm
‑
20μm；可选为5μm
‑
10μm；
[0038](4)所述涂层的厚度为1μm
‑
5μm；可选为1μm
‑
2μm；
[0039](5)所述隔膜的厚度为12μm
‑
25μm；可选为12μm
‑
20μm；
[0040](6)于180℃放置30min后，所述隔膜的横向收缩率和纵向收缩率各自独立地≤5％；
[0041](7)所述隔膜在25℃时的透气值为100s/100cc
‑
1000s/100cc；
[0042](本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池，其特征在于，包括：电芯，所述电芯包括隔膜，所述隔膜包括具有多孔结构的基膜和位于所述基膜至少一侧的涂层，所述涂层的材料包括涂覆颗粒和粘结剂，所述涂覆颗粒和所述粘结剂的质量比为(0.05
‑
2):1；所述粘结剂和所述基膜的材料中的至少一种包括热分解温度≥180℃的聚合物；以及封装所述电芯的封装膜，所述封装膜上设置有排气阀；所述排气阀包括柱芯及套设在所述柱芯外侧的空心外壳，所述柱芯的材料包括第一可变形材料。2.如权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池具有下述特征中的至少一项：(1)所述第一可变形材料包括聚乙烯吡咯烷酮、聚N
‑
异丙基丙烯酰胺、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和聚碳酸酯中的一种或多种；(2)所述柱芯的横切面的直径为1mm
‑
5mm；(3)所述柱芯的轴向长度为1mm
‑
5mm；(4)所述封装膜为开裂温度为130℃
‑
150℃的铝塑膜。3.如权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池还包括两片夹板，两片所述夹板分别位于所述封装膜相对的两侧，且两片所述夹板未遮挡所述排气阀；可选地，所述夹板选自云母板和石棉隔热板中的一种。4.一种锂离子电池，其特征在于，包括：电芯，所述电芯包括隔膜，所述隔膜包括具有多孔结构的基膜和位于所述基膜至少一侧的涂层，所述涂层的材料包括涂覆颗粒和粘结剂，所述涂覆颗粒和所述粘结剂的质量比为(0.05
‑
2):1；所述粘结剂和所述基膜的材料中的至少一种包括热分解温度≥180℃的聚合物；以及封装所述电芯的外壳，所述外壳包括顶盖，所述顶盖上设置有防爆孔，所述顶盖表面上设置有用以遮盖所述防爆孔的防爆片，所述防爆片面向所述电芯的一侧表面具有划痕，所述划痕的深度为所述防爆片厚度的60％
‑
90％。5.一种锂离子电池，其特征在于，包括：电芯，所述电芯包括隔膜，所述隔膜包括具有多孔结构的基膜和位于所述基膜至少一侧的涂层，所述涂层的材料包括涂覆颗粒和粘结剂，所述涂覆颗粒和所述粘结剂的质量比为(0.05
‑
2):1；所述粘结剂和所述基膜的材料中的至少一种包括热分解温度≥180℃的聚合物；以及封装所述电芯的外壳，所述外壳包括顶盖，所述顶盖上设置有防爆孔，所述顶盖表面上设置有用以遮盖所述防爆孔的防爆阀，所述防爆阀包括防爆基片和贴附于所述防爆基片表面的材料层，所述材料层远离所述防爆基片的一侧贴于所述顶盖的表面，所述材料层包括形状记忆材料或第二可变形材料。6.如权利要求5所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池具有下述特征中的至少一项：(1)所述材料层的厚度为0.5mm
‑
2mm；(2)所述防爆基片的厚度为0.05mm
‑
0.5mm；
(3)所述形状记忆材料包...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏安宇，冯旭宁，王莉，何向明，韩雪冰，卢兰光，欧阳明高，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：