[发明专利]一种增强锂离子电池安全性的方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种增强锂离子电池安全性的方法。

背景技术

锂离子电池以其高比能量、高电压、无记忆效应、环保以及寿命长等优点，作为可靠的能源已广泛应用于便携式电子产品如移动电话、笔记本电脑及小型电源驱动设备的电源。但近些年，各国都发生了多起电池安全事故，这主要是由于电池在滥用(热冲击、过充、短路等)状态下引起热失控而导致的安全性问题，特别是在电动车等大容量电源应用方面，安全问题尤其重要。

为了提升锂离子电池的安全性，现有技术所采用的方法是在电解液中添加阻燃添加剂。但是添加剂的使用，会导致电解液的粘性增加，对电池的倍率性和低温性能造成影响。

专利CA104466186A中采用微胶囊技术，在正极材料内加入含有阻燃成分的微胶囊，对电池进行保护和改进。但是，由于正极极片在制作过程中，需要大压力地辊压，有可能会导致微胶囊的破裂，在加工过程中造成阻燃剂的损失，从而降低阻燃剂的实际使用效果。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种增强锂离子电池安全性的方法，该方法既能保持阻燃剂对电池安全性的增强，又不影响到电池的倍率和低温性能。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种增强锂离子电池安全性的方法，包括如下步骤：

第一步，微胶囊的制备，所述微胶囊包括囊芯部分和囊壳部分，所述囊芯部分包裹于所述囊壳部分的内部，所述囊芯部分为锂离子用的阻燃剂，将所述阻燃剂包裹于所述囊壳部分的内部形成微胶囊；

第二步，将第一步的微胶囊混到含有隔离膜保护基的溶液中，所述隔离膜保护基是指对隔离膜起保护作用的固体颗粒材料；

第三步，将第二步的混有微胶囊的溶液均匀涂覆在隔离膜表面，烘干后作为锂离子电池隔离膜使用；

第四步，将第三步的隔离膜通过卷绕或叠片方式组装应用到锂离子电池中。

作为本发明所述的增强锂离子电池安全性的方法的一种改进，所述阻燃剂为卤系阻燃剂和磷系阻燃剂中的至少一种。

作为本发明所述的增强锂离子电池安全性的方法的一种改进，所述卤系阻燃剂选自三氟乙基碳酸酯、十溴联苯醚、四氯邻苯二甲酸酐和四溴双酚A中的至少一种。

作为本发明所述的增强锂离子电池安全性的方法的一种改进，所述磷系阻燃剂选自磷酸三苯酚、磷酸三氯丙酯，磷酸三甲基苯酯中的至少一种。

上述所选物质都是较为理想的阻燃剂，将卤系阻燃剂中的含氟阻燃剂与磷系阻燃剂协同作用时，其阻燃效果更加明显。

作为本发明所述的增强锂离子电池安全性的方法的一种改进，所述囊壳部分选用材料为高分子材料，所述高分子材料为明胶、果胶、琼脂甲基纤维素和聚四氟乙烯。本发明选用的高分子材料必须具备耐电解液腐蚀能力，不被电解液溶解。当阻燃剂为亲水系材料时，囊壳部分选用亲油性材料；当阻燃剂为亲油系材料时，囊壳部分选用亲水系材料。

作为本发明所述的增强锂离子电池安全性的方法的一种改进，所述含有隔离膜保护基的溶液分水性溶液和油性溶液。所述含有隔离膜保护基的溶液能在隔离膜表面形成一层保护膜，既防止了隔离膜被氧化，又防止了隔离膜被刺穿。

作为本发明所述的增强锂离子电池安全性的方法的一种改进，所述水性溶液中含有的隔离膜保护剂为三氧化二铝。

作为本发明所述的增强锂离子电池安全性的方法的一种改进，所述油性溶液中含有的隔离膜保护剂为聚偏氯乙烯。

当囊壳部分选用材料为亲水系材料时，选用油性的含有隔离膜保护剂的溶液，当囊壳部分选用材料为亲油系材料时，选用水性的含有隔离膜保护剂的溶液。

作为本发明所述的增强锂离子电池安全性的方法的一种改进，所述微胶囊采用化学法，物理化学法和物理法制备而成。

作为本发明所述的增强锂离子电池安全性的方法的一种改进，所述微胶囊的结构为单核球型、多核球型、复合球型和双层壁型。

相对于现有技术，本发明的有益效果在于：将阻燃剂作为囊芯部分包裹于囊壳部分中形成微胶囊，并将其固定在隔离膜表面，一方面，阻燃剂不是分散在电解液中，不会影响电解液的粘度，因此其使用量可以大幅度增加，从而使得阻燃效果更加明显，并保证了电池的倍率及低温等性能；另一方面，在电池加工过程中，隔离膜所受挤压力的大小相对于电极极片小，所以当微胶囊固定在隔离膜上时，微胶囊不会因受到挤压作用而破裂，造成阻燃剂的损失；另外，隔离膜在电池中属于易燃物质，将阻燃剂固定在隔离膜上，相对于固定在电池极片上而言，在发生热失控的情况下，其能够更迅速地对电池做出保护反应，电池安全性增强效果更加显著。