一种高镍三元锂电池电解液安全控制剂及制备方法与流程

文档序号:15677958发布日期:2018-10-16 20:15阅读:553来源:国知局
本发明涉及一种高镍三元锂电池电解液安全控制剂,属于电池安全领域。
背景技术
:目前商业化的动力型锂离子电池主要为钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和镍钴锰三元电池。动力电池要求电池具有较高的能量密度(对应高续航路程)和高安全性,而钴酸锂因为其自身热安稳性最差(安全性差),不适用于动力电池范畴(但凭仗高压实密度和能量密度现在是3c范畴干流),而锰酸锂能量密度较低使用受限,磷酸铁锂作为较早研制的技能,优点是安全性极好、环保、循环寿数高,但缺陷在于能量密度较低且已经挨近到达天花板,而三元自身有着高能量密度上限的优势,未来跟着技能持续前进,安全性问题逐渐改善,在其他电池技能未实现重大突破之前,三元现在仍然是动力电池范畴最优之选。三元材料提高镍的含量能大大提升材料的比容量,因此高镍三元材料必然是将来大型电池的一种理想材料。为了满足更高的电池能量密度要求,三元材料必然往高镍、高电压方向发展,但随着镍含量的提高,正极材料的ni增加电池性能下降:氧化还原峰极化增大,是由h2向h3结构转变导致体积收缩,容量衰减,循环性能变差;随着循环的进行放电电压降低,ni含量增加内阻也有增加的趋势;热分解温度降低,放热量增加,即材料热稳定性变差;ni4+含量高,ni4+有很强的还原倾向,容易发生ni4+—ni3+的反应,从而氧化电解液,使得热稳定性变差;存在大比例的ni2+,导致材料呈氧化性,进而电极材料可以缓慢地分解液体电解质,电池胀气、过充等安全问题更加突出,随着三元材料向高镍方向发展,材料吸水性增强、稳定性降低,特别是在高温条件下,镍元素的催化作用会加速常规电解液的分解,对电解液的安全性能产生了考验。希望寻找一种对锂电池安全情况内部进行监控和控制。申请号为201510745270.x的中国专利公开了一种动力锂电池漏液报警及灭火一体化装置。一种动力锂电池漏液报警及灭火一体化装置,包括检测模块(1)和灭火模块(2),其特征在于:所述检测模块(1)包括的气敏传感器(11)、烟雾传感器(12)、温度传感器(13)、检测模块电路板(15);所述气敏传感器(11)、烟雾传感器(12)、温度传感器(13)、分别与检测模块电路板(15)相连;所述灭火模块(2)包括电点火头(22)、s型气溶胶灭火器(23);所述电点火头(22)与s型气溶胶灭火器(23)相连;电点火头(22)与检测模块(1)的检测模块电路板(15)相连;所述检测模块电路板(15)与电池管理系统的供电模块和传感器can总线相连。目前,锂电池主要通过在电解液添加阻燃剂来防止燃烧。但由于高镍锂电池的不稳定性,燃烧的几率更大,现有添加阻燃剂难以在第一时间阻燃灭火。技术实现要素:针对现有高镍三元锂电池电解液的安全监控较为单一的问题,本发明提供一种高镍三元锂电池电解液安全控制剂及制备方法。一种高镍三元锂电池电解液安全控制剂的制备方法,按以下步骤进行制备:a、用模具铸造好两个塑料半球,其中,两个半球可以组成一个球形;b、在氦气氛围下,将十溴二苯乙烷、氨液放入半球内,使用激光熔化缝合两个半球成球,即得电解液安全控制剂。本发明的作用机理是:本发明制备得的高镍三元锂电池电解液的安全控制剂是可漂浮于锂电池的安全控制剂。当发生过充胀、电解质起火等,塑料球第一时间软化,快速释放十溴二苯乙烷、氨液,达到快速阻燃的目的。本发明在氦气氛围下将两个半球用激光熔合,其目的是为了氦气完全填充于一个密封小球内,保证小球漂浮于电解液表面。为了防止高镍三元锂电池电解液安全控制剂与电池电解液的相互影响,优选的,步骤b中,塑料半球为evoh材料、pvc材料、或pc材料。满足在电解液中长期存在。优选的,步骤b中,半球的直径为3~5mm。优选的,步骤a中,十溴二苯乙烷、氨液的质量比为1-3:1。由上述方法制备得到的一种高镍三元锂电池电解液安全控制剂。一种高镍三元锂电池电解液安全控制剂的使用方法,将所述高镍三元锂电池电解液安全控制剂放置于锂电池的电解液中,使其漂浮在电解液表面。与现有技术相比,本发明具有以下的有益效果:1、本发明制备的一种高镍三元锂电池电解液安全控制剂,反应迅速,监控灵敏。2、本发明制备的一种高镍三元锂电池电解液安全控制剂,结构也简单,成本低廉,适合广泛推广使用。3、本发明制备的一种高镍三元锂电池电解液安全控制剂,适用于对动力锂电池进行早期阻燃抑制。具体实施方式以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明,但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。实施例1一种高镍三元锂电池电解液安全控制剂的制备方法,按以下步骤进行制备:a、用模具铸造好两个塑料半球,其中,两个半球可以组成一个球形;b、在氦气氛围下,将十溴二苯乙烷、氨液以质量比1:1放入半球内,使用激光熔化缝合两个半球成球,即得电解液安全控制剂。其中,塑料半球为为pvc透明塑料;半球的直径为4mm。一种高镍三元锂电池电解液安全控制剂的制备的使用:将所述高镍三元锂电池电解液安全控制剂放置于锂电池的电解液中,使其漂浮在电解液表面。实施例2一种高镍三元锂电池电解液安全控制剂的制备方法,按以下步骤进行制备:a、用模具铸造好两个塑料半球,其中,两个半球可以组成一个球形;b、在氦气氛围下,将十溴二苯乙烷、氨液以质量比2:1放入半球内,使用激光熔化缝合两个半球成球,即得电解液安全控制剂。其中,塑料半球为为evoh塑料;半球的直径为3mm。一种高镍三元锂电池电解液安全控制剂的制备的使用:将所述高镍三元锂电池电解液安全控制剂放置于锂电池的电解液中,使其漂浮在电解液表面。实施例3一种高镍三元锂电池电解液安全控制剂的制备方法,按以下步骤进行制备:a、用模具铸造好两个塑料半球,其中,两个半球可以组成一个球形;b、在氦气氛围下,将十溴二苯乙烷、氨液以质量比3:1放入半球内,使用激光熔化缝合两个半球成球,即得电解液安全控制剂。其中,塑料半球为pc塑料;半球的直径为3mm。一种高镍三元锂电池电解液安全控制剂的制备的使用:将所述高镍三元锂电池电解液安全控制剂放置于锂电池的电解液中,使其漂浮在电解液表面。实施例4一种高镍三元锂电池电解液安全控制剂的制备方法,按以下步骤进行制备:a、用模具铸造好两个塑料半球,其中,两个半球可以组成一个球形;b、在氦气氛围下,将十溴二苯乙烷、氨液以质量比3:1放入半球内,使用激光熔化缝合两个半球成球,即得电解液安全控制剂。其中,塑料半球为evoh塑料;半球的直径为3mm。一种高镍三元锂电池电解液安全控制剂的制备的使用:将所述高镍三元锂电池电解液安全控制剂放置于锂电池的电解液中,使其漂浮在电解液表面。当发生过充胀、电解质起火等,塑料球第一时间软化,快速释放十溴二苯乙烷、氨液,达到快速阻燃的目的。对比例1一种高镍三元锂电池电解液安全控制剂的制备方法,按以下步骤进行制备:a、用模具铸造好两个塑料半球,其中,两个半球可以组成一个球形;b、在氦气氛围下,将十溴二苯乙烷放入半球内,使用激光熔化缝合两个半球成球,即得电解液安全控制剂。其中,塑料半球为evoh塑料;半球的直径为3mm。一种高镍三元锂电池电解液安全控制剂的制备的使用:将所述高镍三元锂电池电解液安全控制剂放置于锂电池的电解液中,使其漂浮在电解液表面。对比例2一种高镍三元锂电池电解液安全控制剂的制备方法,按以下步骤进行制备:a、用模具铸造好两个塑料半球,其中,两个半球可以组成一个球形;b、在氦气氛围下,将氨水放入半球内,使用激光熔化缝合两个半球成球,即得电解液安全控制剂。其中,塑料半球为evoh塑料;半球的直径为3mm。一种高镍三元锂电池电解液安全控制剂的制备的使用:将所述高镍三元锂电池电解液安全控制剂放置于锂电池的电解液中,使其漂浮在电解液表面。试验例采用完全相同的条件制成高镍三元锂电池,将实施例1~4,对比例1-2制备的高镍三元锂电池安全控制剂放入电解液中,采用完全相同的条件对高镍三元锂电池进行安全性能测试。如表1.表1:3c5v过充短路针刺实施例1电池表面未见明火,未见烟雾电池表面未见明火,未见烟雾电池表面未见明火,未见烟雾实施例2电池表面未见明火,未见烟雾电池表面未见明火,未见烟雾电池表面未见明火,未见烟雾实施例3电池表面未见明火,未见烟雾电池表面未见明火,未见烟雾电池表面未见明火,未见烟雾实施例4电池表面未见明火,未见烟雾电池表面未见明火,未见烟雾电池表面未见明火,未见烟雾对比例1电池表面未见明火,有烟雾电池表面未见明火,有烟雾电池表面未见明火,有烟雾对比例2电池表面见明火,有烟雾电池表面见明火,有烟雾电池表面见明火,有烟雾当前第1页12
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