[发明专利]一种高安全性能的钛酸锂电池

说明书

本发明涉及锂离子电池技术领域，为了解决现有钛酸锂电池安全性能较低的问题，本发明提供了一种高安全性能的钛酸锂电池：包括正极片、负极片、隔膜、电解液和外包装，所述正极片上的活性物质为三元材料，所述负极片上的活性物质为钛酸锂，所述电解液的溶剂为有机碳酸酯，电解液中含有锂盐，所述电解液中还含有电解液添加剂和气体消除剂，所述电解液添加剂中含有氰化链状碳酸酯或氰化环状碳酸酯中的一种或几种，所述隔膜为微孔薄膜隔膜或者无纺布隔膜，隔膜的材料为复合有埃洛石颗粒和羧甲基纤维素纤维的聚烯烃。本发明中钛酸锂电池不易产生胀气，且隔膜具有良好的耐温性和机械性能，不易破坏，安全性好，本发明适用作动力电池。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种以钛酸锂作为负极材料的高安全性能电池。

背景技术

目前商用锂离子电池负极材料大多采用各种嵌锂碳、石墨。但是，含碳负极材料存在一些缺点，如在第一次循环时形成一层表面钝化薄膜，大大消耗正极材料中的锂离子，造成很大的容量损失；碳负极的电位与锂的电位很接近，电池过充时，金属锂可能在碳电极面析出而引发安全问题；释放能量的速度不够快，不适合需要瞬间强电流的设备等。锂钛复合氧化物Li4Ti5O12是一种金属锂和低电位过渡金属钛的复合氧化物，属A2BX4系列，具有缺陷的尖晶石结构，空间群为Fd3m，具有锂离子的三维扩散通道。理论计算证明，对于尖晶石结构的钛酸锂，经过多次循环之后，其立方单元晶胞的体积收缩小于1％，锂嵌入引起的张力变化基本上为零，所以该材料具有很好的稳定性和安全，并具有很好的电化学循环性能。

但是，钛酸锂也有着明显的缺陷，钛酸锂在高温下回导致电解液分解，产生较多的气体，容易胀气，严重影响了电池的安全性能，如果如果动力电池，安全性能更是首要考虑的因素。

专利CN 102055020A采用控制电池的荷电状态，增强钛酸锂负极在预充电阶段形成的钝化膜稳定性，抑制了其与电解液的反应，从而在解决电池胀气上起到了一定效果。但不足之处是上述方法通过对钛酸锂进行包覆，虽可在一定程度上抑制其产生气体，但是由于很难做到完全包覆，并不能从根本上解决这个问题，且氧化物的锂离子电导率较小，影响了电池的循环性能和倍率性能。

此外当锂离子电池内部的温度升高后，现有电池的隔膜耐温性较为欠缺，电池受到挤压后，隔膜的机械强度不够，容易被刺穿，当发生上述情况后，隔膜被破坏，容易造成电池短路，从而引发安全事故。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高安全性能的钛酸锂电池。该钛酸锂电池不易胀气，且电池隔膜耐温性好，机械性能强。

本发明的具体技术方案为：一种高安全性能的钛酸锂电池，包括正极片、负极片、隔膜、电解液和外包装，所述正极片上的活性物质为三元材料，所述负极片上的活性物质为钛酸锂，所述电解液的溶剂为有机碳酸酯，电解液中含有锂盐，所述外包装材料为铝塑膜，所述电解液中还含有电解液添加剂和气体消除剂，所述电解液添加剂中含有氰化链状碳酸酯或氰化环状碳酸酯中的一种或几种，所述隔膜为微孔薄膜隔膜或者无纺布隔膜，隔膜的材料为复合有埃洛石颗粒和羧甲基纤维素纤维的聚烯烃。

作为优选，所述的氰化链状碳酸酯或氰化环状碳酸酯在电解液中的质量份数为1-2wt％、所述气体消除剂在电解液中的质量份数为0.5-1wt％。

作为优选，所述聚烯烃为聚丙烯或者聚乙烯。

作为优选，隔膜上还涂覆有涂层，所述涂层为纳米二氧化钛、纳米二氧化锆或纳米二氧化硅中的一种或几种。

作为优选，所述隔膜厚度为20-50微米，孔隙率为30-55％，透气率为20-50cm3/sec。

作为优选，所述隔膜上涂层的厚度为1-3微米。