磷酸鐵鋰用的安全導(dǎo)電液及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋰離子二次電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及磷酸鐵鋰電池用安全導(dǎo)電液及其制備方法。
[0002]【背景技術(shù)】:
鋰離子二次電池作為一種新型高能二次電源，以其能量密度高、循環(huán)壽命長、環(huán)境友好型等優(yōu)點(diǎn)而受到人們的青睞，而鋰離子電池安全性能是決定電池能否推廣應(yīng)用的關(guān)鍵所在。目前鋰電池主要存在以下安全隱患:電池內(nèi)部短路、外部短路以及過充過放引起的金屬鋰析出，均會導(dǎo)致電池燃燒。其中金屬鋰析出是影響鋰電池安全性能的最重要因素，鋰電池在大倍率充放電條件下負(fù)極材料表面易出現(xiàn)析鋰現(xiàn)象，致使容納鋰離子的空間不足，鋰離子在負(fù)極表面堆積形成枝晶，刺破隔膜從而造成鋰電池短路，降低電池的安全性。為克服金屬鋰析出所采取的的措施主要包括負(fù)極材料適度過量、使用陶瓷隔膜或功能性電解液等。上述方法雖能在一定程度上提高鋰電池的安全性能，但是效果不明顯，沒有從工藝本身解決鋰電池的安全性能。
[0003]而配置安全性導(dǎo)電液，在合漿工藝過程中添加到正極漿料中，可以提高鋰電池的安全性能，目前國內(nèi)外對此研宄較少，且其存在效果不明顯或過程復(fù)雜，影響產(chǎn)品的推廣應(yīng)用，比如專利(專利號:CN102176359 A)提供了圓環(huán)狀正溫度系數(shù)熱敏電阻器及其用途，其材料通過耐高電壓提高于二次圓柱鋰離子電池過流防護(hù)，其材料為粉體，難以在生產(chǎn)中推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對以上鋰離子電池安全性能存在的不足及其工藝復(fù)雜，難以推廣的問題，本發(fā)明目的是提供一種安全性能高、工藝簡單、易推廣應(yīng)用的磷酸鐵鋰用的安全導(dǎo)電液及其制備方法，以提高電池的安全性能。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是通過以下方式實(shí)現(xiàn)的:磷酸鐵鋰用的安全導(dǎo)電液，由空心碳球、正熱敏高分子材料、填充材料混合體、粘結(jié)劑和溶劑組成，組成成分的重量比為:空心碳球:正熱敏高分子材料:高分子聚合物混合體:粘結(jié)劑:溶劑=(10?100): (I?10):(I ?10):(1 ?10):100。
[0006]所述的正熱敏高分子材料為兩種聚乙烯的混合體，第一種聚乙烯為重均分子量為10萬?30萬的聚乙烯，第二種聚乙烯為重均分子量為100萬?400萬的超高分子量聚乙烯；所述兩種聚乙烯的熱變形溫度均大于80°C，第一種聚合物的屈服強(qiáng)度為15?25Mpa，第二種聚合物的屈服強(qiáng)度不小于35Mpa ;其重量比為:第一種:第二種=(I?5): (I?5)。
[0007]所述的填充材料混合體是由導(dǎo)電高分子和無機(jī)材料組成，其中:導(dǎo)電高分子材料為聚苯胺、聚噻吩、聚啦略中的一種，無極填充材料為納米或微米級碳酸媽、納米或微米級氫氧化鎂中的一種，其重量比為:導(dǎo)電高分子:無機(jī)材料=((I?5): (I?5);
粘結(jié)劑為LA132、LA133、LA135中的一種溶劑為二次蒸餾水。
[0008]其制備方法如下: 1)、配置A溶液:稱取(I?5)份第一種聚乙稀、(I?5)份第二種聚(I?5)無機(jī)填充材料，50份二次蒸餾水混合均勻，再添加(I?5)導(dǎo)電高分子材料，得到溶液A ;
2)、配置B溶液:稱取(10?100)份空心碳球添加到(I?10)粘結(jié)劑中，空心碳球的直徑為300?800nm，壁厚為50?200nm ;并采用超聲波分散均勻，得到溶液B ;其空心碳球的:
3)、將溶液B添加到溶液A中，緩緩攪拌后，添加50份二次蒸餾水調(diào)節(jié)粘度得到安全性復(fù)合導(dǎo)電液。
[0009]本發(fā)明的有益效果:1、添加空心碳球，以其具有較大的比表面積和導(dǎo)電性，添加到電池里面可以提高鋰離子的傳輸速率和材料的吸液保液能力，從而提高電池倍率、循環(huán)等電化學(xué)性能。2、添加正熱敏高分子材料和填料，具有室溫電導(dǎo)率高，高溫(多1200C )電阻時正熱敏材料膨脹及其無機(jī)填料分解，造成電池斷路，提高電池的安全性能。3、添加導(dǎo)電高分子材料，其在常溫下具有較高的電導(dǎo)率和鋰離子傳輸率，高溫或高壓下電阻急劇增大，提高電池的安全性能。
【具體實(shí)施方式】
[0010]實(shí)施例1:
1、配置A溶液:稱取20克第一種聚乙烯、20克第二種聚乙烯、20克碳酸鈣無機(jī)填充材料，500g 二次蒸餾水混合均勻，再添加20克導(dǎo)聚苯胺材料，混合均勻后得到A溶液；
2、配置B溶液:稱取500克空心碳球(500nm，壁厚為10nm)添加到50gLA132粘結(jié)劑中，并采用超聲波分散均勻，得到B溶液；
3、將溶液B添加到溶液A中，緩緩攪拌后2小時，之后添加500g二次蒸餾水調(diào)節(jié)粘度到100mpa.s最后得到安全性復(fù)合導(dǎo)電液。
[0011]實(shí)施例2
1、配置A溶液:稱取10克第一種聚乙稀、10克第二種聚乙稀、10克氫氧化鎂無機(jī)填充材料，500g 二次蒸餾水混合均勻，再添加10克聚材料，混合均勻后得到溶液A ;
2、配置B溶液:稱取100克空心碳球(300nm，壁厚為50nm)添加到10克LA133粘結(jié)劑中，并采用超聲波分散均勻，得到B溶液；
3、將B溶液添加到A溶液中，緩緩攪拌后3小時，之后添加500g二次蒸餾水調(diào)節(jié)粘度到500mpa.s最后得到安全性復(fù)合導(dǎo)電液。
[0012]實(shí)施例3:
1、配置A溶液:稱取50克第一種聚乙稀、50克第二種聚乙稀、50克氫氧化鎂無機(jī)填充材料，500g 二次蒸餾水混合均勻，再添加50克聚吡咯材料，混合均勻后得到A溶液；
2、配置B溶液:稱取1000克空心碳球(800nm，壁厚為200nm)添加到100克LA135粘結(jié)劑中，并采用超聲波分散均勻，得到B溶液；
3、將B溶液添加到A溶液中，緩緩攪拌后3小時，之后添加500g二次蒸餾水調(diào)節(jié)粘度到2000mpa.s最后得到安全性復(fù)合導(dǎo)電液。
【主權(quán)項】
1.磷酸鐵鋰用的安全導(dǎo)電液，由空心碳球、正熱敏高分子材料、填充材料混合體、粘結(jié)劑和溶劑組成，其特征在于:組成成分的重量比為:空心碳球:正熱敏高分子材料:高分子聚合物混合體:粘結(jié)劑:溶劑=(10?100): (I?10): (I?10): (I?10):100。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸鐵鋰用的安全導(dǎo)電液，其特征在于:所述的正熱敏高分子材料為兩種聚乙烯的混合體，第一種聚乙烯為重均分子量為10萬?30萬的聚乙烯，第二種聚乙烯為重均分子量為100萬?400萬的超高分子量聚乙烯；所述兩種聚乙烯的熱變形溫度均大于80°C，第一種聚合物的屈服強(qiáng)度為15?25Mpa，第二種聚合物的屈服強(qiáng)度不小于35Mpa ;其重量比為:第一種:第二種=(I?5):(1?5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸鐵鋰用的安全導(dǎo)電液，其特征在于:所述的填充材料混合體是由導(dǎo)電高分子和無機(jī)材料組成，其中:導(dǎo)電高分子材料為聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯中的一種，無極填充材料為納米或微米級碳酸媽、納米或微米級氫氧化鎂中的一種，其重量比為:導(dǎo)電高分子:無機(jī)材料=((I?5):(1?5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸鐵鋰用的安全導(dǎo)電液，其特征在于:粘結(jié)劑為LA132、LA133、LA135中的一種溶劑為二次蒸餾水。
5.一種如權(quán)利要求1所述的磷酸鐵鋰用的安全導(dǎo)電液的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: 1)、配置A溶液:稱取(I?5)份第一種聚乙稀、(I?5)份第二種聚(I?5)無機(jī)填充材料，50份二次蒸餾水混合均勻，再添加(I?5)導(dǎo)電高分子材料，得到溶液A ; 2)、配置B溶液:稱取(10?100)份空心碳球添加到(I?10)粘結(jié)劑中，空心碳球的直徑為300?800nm，壁厚為50?200nm ;并采用超聲波分散均勻，得到溶液B ;其空心碳球的: 3)、將溶液B添加到溶液A中，緩緩攪拌后，添加50份二次蒸餾水調(diào)節(jié)粘度得到安全性復(fù)合導(dǎo)電液。
【專利摘要】本發(fā)明公開了磷酸鐵鋰用的安全性導(dǎo)電液及其制備方法。本發(fā)明導(dǎo)電液由空心碳球、正熱敏高分子材料、高分子聚合物混合體、粘結(jié)劑和溶劑組成，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：用于鋰離子電池過流防護(hù)，通過引入具有自增強(qiáng)作用的高分子聚合物體系做基材，特殊結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電粒子和填料，對提高導(dǎo)電液在材料中的界面相容性、導(dǎo)電性具有較好作用，同時具有室溫電阻率低、載荷能力高，耐電壓能力高，耐電流沖擊性能優(yōu)異的特性，且電池溫度過高時，電阻急劇增大，使電池短路，增大電池的安全性能。
【IPC分類】H01M2-34, H01M4-62
【公開號】CN104821400
【申請?zhí)枴緾N201510117024
【發(fā)明人】丁建民
【申請人】江蘇樂能電池股份有限公司
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年3月18日