[发明专利]一种锂离子电池组

说明书

技术领域

本发明涉及锂二次电池技术领域，特别是涉及一种具有高安全性和长寿命的锂离子电池组。

背景技术

经济发展、资源利用和环境保护是新世纪关注的焦点，随着石油能源的日益枯竭和汽车尾气污染的日益严重，世界各国纷纷加快了新一代洁净能源汽车即电动汽车的研发和生产，电动汽车既可以缓解石油危机又能减少汽车尾气污染，电动汽车的核心内容就是高容量、大功率电池。由于锂离子二次电池具有工作电压高、能量密度大、环保等优点，目前广泛应用于笔记本电脑、摄像机、数码照相机以及其他移动终端产品上，其规格多、应用广、需求量大，科技含量高，具有广阔的市场前景，代表了新型环保电池的发展方向。

目前LiCoO₂、LiNiCoMnO₂、LiMn₂O₄、LiFePO₄等正极材料都有用于动力电池的研究，但在过充时，随着锂离子的过度脱出，LiCoO₂正极材料变得很不稳定，会发生六方到单斜的结构相变，Li_1-xCoO₂中的钴离子将从其所在的平面迁移到锂离子所在的平面，导致结构不稳定而使钴离子通过锂离子所在的平面迁移到电解液中，此时钴氧化物的氧化性很强，会释放出高活性的氧，容易与有机电解液、储锂的负极材料等发生剧烈的放热反应，形成“热失控”现象，引起燃烧、爆炸等事故。同样地，LiNiCoMnO₂，LiMn₂O₄正极材料的电池也会发生类似的“热失控”反应，存在严重的安全隐患。即使电池不处于过充状态，而是电芯受到挤压、高温等场合，上述正极材料的热稳定性也不够，在200-250℃同样会发生释放氧的可能，同样会形成“热失控”现象，引起燃烧、爆炸等事故。另外，LiMn₂O₄正极材料的电池虽然热稳定性在280℃左右，但是该尖晶石材料在充放电循环中存在Janh-Teller畸变和Mn的溶解，导致电池循环性能较差，使用寿命不足，用于2Ah以上的高容量电池仍然不安全、不经济。

锂离子电池着火的另一主要原因是由内部短路引起的，内部短路是因为正负极片边缘存在毛刺和粉尘、或负极上的锂枝晶穿破膈膜，造成正、负极发生物理短路，电芯内部产生大量焦耳热及化学反应热量，由于锂离子电池采用的电解液主要由有机溶剂和锂盐组成，常用的有机溶剂包括EC、DEC、DMC、PC等低沸点、低闪点、低燃点的酯类化合物，在高温条件下，电解液会产生汽化或分解，当电芯上的安全阀因内部压力增大打开后，气态的高温有机溶剂和空气中的氧气接触发生氧化放热反应，导致着火现象的发生，为此必须尽量控制内部短路的发生，比如电芯生产车间的粉尘控制、高品质的隔膜以及先进的极片分切设备等系统控制措施，这些技术方法虽然在一定程度上可以降低电芯发生内部短路的概率，但是仍然不可完全避免，比如隔膜上的微孔、凝胶等缺陷的存在而又难以100％检测、极片分切毛刺的难以完全避免，因此电芯仍时有发生着火的可能，尤其是对于10Ah容量以上的电池，单体电芯内的有机电解液的量大于60克，对于40节以上串联的混合电动汽车电池组而言，一只着火还会引起其他近邻的电池着火，因此需要进一步提高电池组的安全性。

为了克服现有技术和产品的缺点和种种不足，提高锂离子二次电池组的安全性能，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的就是为了解决以上问题，提供一种具有高安全性能以及较长使用寿命的锂离子电池组。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

本发明公开了一种锂离子电池组，包括由至少一个单体电芯组合形成的初级电池组，以及固定初级电池组的容器，所述单体电芯是采用磷酸亚铁锂系正极活性材料制造的单体电芯，并且所述容器中含有绝缘导热油，所述初级电池组浸泡于绝缘导热油中。

所述绝缘导热油的热传导系数大于0.06W/(m℃，20℃)、燃点大于250℃(ASTM D92)、绝缘强度大于15KV(ASTM D877)。

优选的，所述绝缘导热油的燃点大于300℃(ASTM D92)、绝缘强度大于30KV(ASTM D877)。

所述绝缘导热油的粘度小于20cst(ASTM D88，100℃)、凝点小于-10℃(ASTM D97)。

所述绝缘导热油为石油类馏分饱和碳氢化合物、人工合成饱和碳氢化合物或部分氟代饱和碳氢化合物。