一种适用于高温环境高循环要求的锂电池的制作方法

本实用新型涉及锂电池技术领域，具体为一种适用于高温环境高循环要求的锂电池。

背景技术：

传统锰酸锂材料是一款成本低、安全性和低温性能好的正极材料，但是因其材料本身并不太稳定，使用中容易分解产生气体，且其循环寿命衰减较快，容易发生鼓胀，高温性能较差、寿命相对短等缺点；防碍了其大批量应用于3C数码内电池市场。目前应用于3C数码市场的锰酸锂电池循环100周循环后容量只能达到85%左右初始值且出货不良比例达到1%以上，远远低于行业要求的循环300周后容量保持达到80%以上的初始容量及不良比例控制在0.2%要求范围。

技术实现要素：

针对以上问题，本实用新型提供了一种适用于高温环境高循环要求的锂电池，提高了锂离子电池的高温循环性能，能够有效延长循环使用寿命，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种适用于高温环境高循环要求的锂电池，包括绝缘外壳，所述绝缘外壳的上端凸起为负极端子，绝缘外壳底端的金属片为正极端子，所述绝缘外壳的内表面紧贴有一层绝缘保护膜，所述绝缘保护膜的内表面套卷有负极膜层和正极膜层，所述正极膜层位于负极膜层内侧，且负极膜层和正极膜层之间还垫衬有隔离膜；所述正极膜层的内部包裹有电解液；所述电解液的上端连接有负极引线，所述负极引线连接有负极板，所述负极板紧贴在负极端子内部，电解液的下端连接有正极引线，所述正极引线的末端连接有正极板，所述正极板的上端还安装有安全阀，所述安全阀的另一端连接到正极端子。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述电解液中添加有3-三甲基-硅烷硼酸酯，添加剂3-三甲基-硅烷硼酸酯在循环过程中参与电极表面SEI膜形成。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述正极膜层和正极引线主要采用锰酸锂制成，且其中不添加锂盐LiPF_6。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述隔离膜采用全氟磺酸锂离子交换膜。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该适用于高温环境高循环要求的锂电池，通过设置安全阀，有效提高了电池使用的安全性能；通过采用全氟磺酸锂离子交换膜作为隔离膜，并在电解液中添加3-三甲基-硅烷硼酸酯，大大提高了锂离子电池高温循环稳定，保证了电池具有较高的循环稳定性和容量保持率；本实用新型提高了锂离子电池的高温循环性能，能够有效延长循环使用寿命，适于推广。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型剖面结构示意图。

图中：1-绝缘外壳；2-负极端子；3-正极端子；4-安全阀；5-绝缘保护膜；6-负极膜层；7-正极膜层；8-隔离膜；9-电解液；10-负极引线；11-负极板；12-正极引线；13-正极板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例：

请参阅图1和图2，本实用新型提供一种技术方案：一种适用于高温环境高循环要求的锂电池，包括绝缘外壳1，所述绝缘外壳1的上端凸起为负极端子2，绝缘外壳1底端的金属片为正极端子3，其特征在于：所述绝缘外壳1的内表面紧贴有一层绝缘保护膜5，所述绝缘保护膜5的内表面套卷有负极膜层6和正极膜层7，所述正极膜层7位于负极膜层6内侧，且负极膜层6和正极膜层7之间还垫衬有隔离膜8；所述正极膜层7的内部包裹有电解液9；所述电解液9的上端连接有负极引线10，所述负极引线10连接有负极板11，所述负极板11紧贴在负极端子2内部，电解液9的下端连接有正极引线12，所述正极引线12的末端连接有正极板13，所述正极板13的上端还安装有安全阀4，所述安全阀4的另一端连接到正极端子3；

所述电解液9中添加有3-三甲基-硅烷硼酸酯，添加剂3-三甲基-硅烷硼酸酯在循环过程中参与电极表面SEI膜形成；所述正极引线12主要采用锰酸锂制成，且其中不添加锂盐LiPF_6；所述隔离膜8采用全氟磺酸锂离子交换膜。

本实用新型的工作原理：所述绝缘外壳1采用绝缘材料制成，具有良好的绝缘效果和密封性能，所述负极端子2为负极输入端，正极端子3为正极输出端，所述绝缘保护膜5同样采用隔离材料制成，能够有效防止内部的电解结构与外界结构接触导致出现漏电等现象；所述负极膜层6用于实现电解负极，所述正极膜层7作为电解正极，所述隔离膜8采用全氟磺酸锂离子交换膜，有效实现负极膜层6与正极膜层7之间的隔离与离子交换；所述负极引线10将负极膜层6连接到负极板11，再通过负极板11接通负极端子2，所述正极引线12将正极膜层7连接到正极板13，通过正极板13接通正极端子3，从而实现导电通路，所述安全阀4用于保证电池安全，当出现电流异常时安全阀4将自动关闭，停止电流输出，保护整体安全；

通过在电解液9中添加3-三甲基-硅烷硼酸酯，可显著提高电池的高温循环稳定性：1）55°C时1C倍率充放电条件下，未使用添加剂的电池(LiMn_2O_4/LiPF_6-EC-DMC/Li)经过80次充放电循环后，容量衰减达到18%；而使用添加有0.5wt%TMSB的锂离子电池经过相同循环次数后，容量衰减不到3%，大大提高了锂离子电池高温循环稳定性；2）利于形成良好的钝化膜，从而可以有效保护正极锰酸锂材料；同时又能有效地抑制锂离子电池界面阻抗的增大，保证了电池具有较高的循环稳定性和容量保持率；

通过隔离膜8采用全氟磺酸锂离子交换膜，能够实现以下效果：

1）得到室温下(25°C)电导率(1.46×10~(-3)Scm-1)大大超过常规固体聚合物电解质的EP-PFSA-Li膜(即交换容量为1.18mmol/g的PFSA-Li膜经体积比1:1的碳酸乙烯酯与碳酸丙烯酯混合溶剂溶胀得到)；

2）具有稳定宽广的电化学窗口，在60°C时1C倍率充放电条件下，采用传统液体电解质(LiMn_2O_4/LiPF_6-EC-DMC/Li)的电池经过50次充放电循环后，放电容量衰减达到起始容量的48.3%，而采用离子交换膜为电解质(LiMn_2O_4/EP-PFSA-Li/Li)的电池经过100次充放电循环后，容量衰减仅为29.3%，表现出优异的循环稳定性；

3）在55°C时以0.5C倍率充放电条件下，采用传统液体电解质(LiFePO4/LiPF_6-EC-DMC/Li)的电池经过80次充放电循环后，放电容量衰减到起始容量的76%。而采用离子交换膜为电解质(LiFePO4/EP-PFSA-Li/Li)的电池经过120次循环后，放电容量衰减不到3%，表现出非常优异的高温循环性能；

该适用于高温环境高循环要求的锂电池，通过设置安全阀4，有效提高了电池使用的安全性能；通过采用全氟磺酸锂离子交换膜作为隔离膜8，并在电解液9中添加3-三甲基-硅烷硼酸酯，大大提高了锂离子电池高温循环稳定，保证了电池具有较高的循环稳定性和容量保持率；本实用新型提高了锂离子电池的高温循环性能，能够有效延长循环使用寿命，适于推广。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。