[发明专利]一种高阻燃高能量密度电池

说明书

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种高阻燃高能量密度电池，包括正极板、负极板、隔膜和电解液，正极板主要包括高克容量正极材料和导电剂；负极板主要包括高克容量负极材料、导电剂和粘接剂；隔膜采用双面陶瓷涂覆隔膜；电解液采用阻燃性且耐氧化性高的电解液；高克容量正极材料采用190mAh/g的高克容量正极材料；正极板中的导电剂采用高导电网络多壁碳纳米管/炭黑复合材料；高克容量负极材料采用450mAh/g的高克容量负极材料；在该化学体系下，该体系下克容量仍超过190mAh/g，电芯能量密度300Wh/Kg；阶梯式耐加热实验升温至140℃，保温半小时，再持续加热至150℃，保温半小时不起火不爆炸；其高温循环可以达到400Cyc以上、且SOC为80％。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种高阻燃高能量密度电池。

背景技术

随着日益增长的锂电池需求，对锂电池的要求也越来越严格，一方面追求更高的能量密度，另外一方面追求其安全性，但往往两者很难兼容。近年来，提升能量密度的手段从材料端，设计端很多，其中材料端采用高克容量三元材料是重要手段之一，但是随着镍含量提升，其热稳定性降低，带来的安全问题随处可见，不免电池着火现象频繁发生；提升安全性能的手段从材料端，设计端也很多，其中材料端采用含有阻燃添加剂的电解液是主要手段之一，但是其阻燃效果一般，无法使采用高镍体系的电池加热温度超过140℃。

本发明设计旨在通过一种全新的化学体系，该化学体系通过高镍正极材料匹配高克容量硅负极材料，采用双面涂覆陶瓷隔膜以及阻燃性电解液，一方面提升其能量密度，另外一方面使其安全性能得到提升，可通过150℃加热不失效。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高阻燃高能量密度电池，在该化学体系下，正极采用NCM811，负极采用SiC/C，该体系下克容量仍超过190mAh/g，容量发挥不受影响，采用软包封装，电芯能量密度300Wh/Kg；在该化学体系下，电池不仅能量密度高，安全性得到大大提升，阶梯式耐加热实验升温至140℃，保温半小时，再持续加热至150℃，保温半小时不起火不爆炸；在该化学体系下，电池拥有良好的循环寿命，其高温循环可以达到400Cyc以上、且SOC为80％。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种高阻燃高能量密度电池，包括正极板、负极板、隔膜和电解液，所述正极板主要包括高克容量正极材料和导电剂；所述负极板主要包括高克容量负极材料、导电剂和粘接剂；所述隔膜采用双面陶瓷涂覆隔膜；所述电解液采用阻燃性且耐氧化性高的电解液；

所述高克容量正极材料采用190mAh/g的高克容量正极材料；

所述正极板中的导电剂采用高导电网络多壁碳纳米管/炭黑复合材料；

所述高克容量负极材料采用450mAh/g的高克容量负极材料；

所述负极板中的导电剂采用单壁碳纳米管/炭黑复合材料；

所述粘接剂采用PAA/SBR复合材料；

所述电解液的溶剂体系采用DME/DEC/EMC/EC/PC/FEC混合，其Li盐包括但不限于LiPF6、LiFSI，同时引入F代添加剂。

1)优选的，所述高克容量正极材料采用NCM811，所述高克容量负极材料采用SiC/C。

优选的，所述电解液的溶剂体系中，DME/DEC/EMC使用比例50％，EC/PC使用比例40％，FEC10％，且其整体溶剂比例按100％计；F代添加剂包括但不限于F代腈、F代碳酸酯，其添加比例5％-15％；其Li盐包括但不限于LiPF6、LiFSI，整体配比1.0-1.2M。

优选的，所述双面陶瓷涂覆隔膜的陶瓷涂层厚度2um，且采用卷绕式组装、铝塑膜封装成软包电池。