一种内部热隔离设计的锂离子电池的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种锂离子电池，具体地，涉及一种内部热隔离设计的大容量型锂离子电池。
【背景技术】
[0002]随着全球气侯变暖和雾霾天气的加剧，电动汽车取代燃油汽车的发展日益迅速，作为电动汽车三电核心部件之一的动力电源系统，其性能优劣直接影响到了电动汽车的性能表现。锂离子电池因具备高比能量、高电压、长寿命、高低温性能佳、自放电率低和无记忆效应等一系列优点，已成为电动汽车用动力能源的主流选择。
[0003]动力锂离子电池的正极体系目前以磷酸铁锂居多，因LiFeP04的P_0键能高，热稳定性强，电池在过充和高温加热时不会析氧，安全性能优异，但是磷酸铁锂的能量密度较低，导致电动汽车的续航能力不强，造成产品的市场接受度普遍不高。因此选用具有更高比能量的正极材料成为了动力锂离子电池的发展方向，其中镍钴锰三元材料Li (NixC0yMnz)02，(x+y+z=l)由于三元素协同作用具有优异的综合性能，成为了替代磷酸铁锂材料的研究热点。
[0004]EV用动力电池单体容量一般要做到50AH以上，而以镍钴锰三元材料作为正极材料制备成如此大容量的动力电池，其安全性能并不理想，电池在遭遇针刺、挤压、短路、过充等滥用时易发生起火或爆炸危险事故。
[0005]改善镍钴锰三元材料动力电池安全性能的方法，多数集中于浆料配方、极片或隔膜涂层、功能型电解液等技术，但这些技术或增加了生产工艺复杂度，或有损于电池的电化学性能，因此有必要提出一种工艺相对简单又无损于电池使用性能的高安全性设计。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的是提供一种用于大容量镍钴锰三元体系动力锂离子电池的内部热隔离设计，提供一种工艺相对简单又无损于电池使用性能的结构，有效改善电池的安全性能。
[0007]为了达到上述目的，本实用新型提供了一种内部热隔离设计的锂离子电池，其中，该锂离子电池的内部设有极芯；所述的极芯包含若干并联的子电芯单元；所述子电芯单元的外层设有隔膜；所述隔膜的表面贴有一层具有高绝热性的二氧化硅气凝胶薄片，能够将并列设置的子电芯单元之间的接触面整个隔开。
[0008]上述的内部热隔离设计的锂离子电池，其中，所述的锂离子电池外部设有密封的金属外壳，外壳优选为方形，其内部包含锂过渡金属氧化物正极、碳系材料负极、聚烯烃微孔隔膜和非水有机锂盐电解液。锂过渡金属氧化物正极极片以镍钴锰三元(Li (NixC0yMnz)02，x+y+z=l)作为活性材料，混合以3%~4%的导电剂(导电炭黑SP和导电石墨KS6)、2%?3%的粘结剂(聚偏氟乙烯)，以NMP (N-甲基吡咯烷酮)溶剂作为分散介质，经高速搅拌制备成一定粘度和细度的浆料，经涂布、辊压、滚切或冲裁而成。
[0009]上述的内部热隔离设计的锂离子电池，其中，所述的极芯中最外侧的子电芯单元为不贴二氧化硅气凝胶薄片的裸芯。
[0010]上述的内部热隔离设计的锂离子电池，其中，所述的二氧化硅气凝胶薄片通过胶带粘贴在子电芯单元的外层隔膜表面，然后将子电芯单元合并紧贴在一起，二氧化硅气凝胶薄片能够将子电芯单元之间的接触面完全覆盖，作为电池内部热隔离部件以达到热隔离的效果。
[0011]上述的内部热隔离设计的锂离子电池，其中，所述的胶带为耐高温的聚酰亚胺胶带、聚酯胶带或特氟龙(即，聚四氟乙烯)胶带中的任意一种，均具有良好的阻燃和耐热性。
[0012]上述的内部热隔离设计的锂离子电池，其中，所述的胶带厚度为50~80μπι。
[0013]上述的内部热隔离设计的锂离子电池，其中，所述的二氧化硅气凝胶薄片厚度为0.2mm~0.4mm，以减少对电池内部空间的占用。二氧化娃气凝胶密度小，为3mg/cm3，只有空气的三倍，使用在电池中增加的重量可以忽略不计，不会对电池能量密度造成影响。二氧化硅气凝胶具有极低的热导率，常温下可以低至0.013W/ (m.Κ)，熔点为800~1200°C，不可燃。
[0014]上述的内部热隔离设计的锂离子电池，其中，所述的极芯由4?6个子电芯单元并联构成。
[0015]上述的内部热隔离设计的锂离子电池，其中，所述的子电芯单元内部由正极片、负极片和隔膜以叠片或卷绕的方式构成。
[0016]上述的内部热隔离设计的锂离子电池，其中，所述的子电芯单元，每个均包含按Z型折叠方式组装的N张正极片、N+1张负极片和隔膜，其中N=10?15 ;8卩，把隔膜按Z字形折叠，然后将正极片与负极片交替排列依次插入隔膜中，使每张正极片与每张负极片之间均有隔膜。或者每个子电芯单元由1张正极片、1张负极片和隔膜卷绕而成。各子电芯单元内部可在互不影响的情况下独立工作。
[0017]本实用新型提供的内部热隔离设计的锂离子电池具有以下优点:
[0018]当电池被挤压或针刺，导致内部某个子电芯单元或其中的几个子电芯单元发生局部短路时，二氧化硅气凝胶由于热导率极低，可以有效抑制各子电芯活性单元之间的热传导，实现短路子单元和未短路子单元之间的热隔离，将电池温升控制在局部区域，从而有效降低电池发生起火爆炸的风险。
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型的内部热隔离设计的锂离子电池的极芯示意图。
[0020]图2为本实用新型的内部热隔离设计的锂离子电池子电芯单元示意图。
【具体实施方式】
[0021]以下结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作进一步地说明。
[0022]如图1所示，本实用新型提供的内部热隔离设计的锂离子电池，内部设有极芯4 ;极芯4包含若干并联的子电芯单元1 ;子电芯单元1的外层设有隔膜；隔膜的表面贴有一层具有高绝热性的二氧化硅气凝胶薄片2，能够将并列设置的子电芯单元1之间的接触面整个隔开。
[0023]极芯4中最外侧的子电芯单元1为不贴二氧化硅气凝胶薄片2的裸芯。
[0024]如图2所示，二氧化硅气凝胶薄片2通过胶带3粘贴在子电芯单元1的外层隔膜表面，然后将子电芯单元1合并紧贴在一起，二氧化硅气凝胶薄片2能够将子电芯单元1之间的接触面完全覆盖，作为电池内部热隔离部件以达到热隔离的效果。
[0025]该胶带3为耐高温