[发明专利]一种锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池。

背景技术

与其它化学电源相比，锂离子电池具有许多优异的性能，如能量密度高、循环寿命长、开路电压高、无记忆效应、安全无污染等优点。经过近二十年的飞速发展，锂离子电池已广泛地应用于移动电话、笔记本电脑、数码相机等领域。随着全球石油价格的上涨和人们环保意识的增强，无论是研究机构还是企业，都把目光关注到电动汽车的开发上。研究者普遍认为锂离子电池是一种应用在电动汽车上的最有潜力的化学电源。和其它移动设备相比，电动汽车对电池的循环寿命、能量密度、电池组一致性以及大电流放电能力等性能提出更高的要求。

电动汽车的电池组是由大量单体电芯串并联组成，电池组中单体电芯的一致性是个巨大的考验，由于电池组内单体电芯的自放电不可能完全一致，导致电芯间SOC不一致，进而在电池组放电或存储过程中有部分单体电芯会发生过放，即电压过低，最危险的时候是接近甚至达到0V，这时负极电位通常会上升到析铜电位（约3.5V），正极电位也易下降到铝溶解的电位（约-1V），析出的铜或者溶解后再次还原的铝会刺破隔膜造成严重的内短路，降低了电池组的寿命，也易造成安全隐患。由此还存在一个电池普遍存在的带电运输问题，即几乎所有电池都是带电运输，也会带来安全问题，对于锂离子电池，即使是放电运输，其电压也较高（如钴酸锂电池放电电压在3.0V左右），仍带有电量，如果电压放至或接近0V，电池易发生过放，引发短路风险，如发生车祸等事故，会造成电池燃烧，甚至爆炸。

特别是现有研究的热点，磷酸铁锂正极活性材料用于正极制备的电池，由于磷酸铁锂正极活性材料的放电平台电位是3.45V左右，这个平台非常平，几乎可以认为是一个平行于X轴的直线，但到了放电末端，其曲线几乎呈90度角直线下滑，这样在放电电压到2.0V以下（一般设置的放电电压限），磷酸铁锂几乎不剩多少容量了，即相同放电电流条件下，放电时间非常之短，负极已基本没有锂可以脱出，以至于负极电位很容易上升达到析铜电位，从而形成铜枝晶，容易刺穿隔膜造成电池短路，产生安全问题，磷酸铁锂作为正极活性材料的过放、短路的机率较大，甚至达到了100%。

为了提高锂离子电池的安全性能，防止锂离子电池的过放，尽可能避免带电运输，现有技术中通常采用保护电路对电池予以保护，但是采用保护电路的成本较高，而且采用保护电路并不能延缓或阻止电芯过放至接近0V时出现的安全隐患以及解决0V电压运输问题。因此，需要寻找一种更为合适的防止锂离子电池过放的技术方案。

发明内容

本发明为了解决现有的锂离子电池防过放方案不够理想的技术问题，提供一种防过放性能优异且高温性能好的锂离子电池。

本发明的目的是提供一种锂离子电池，该锂离子电池包括壳体及密封于壳体内的电极组和电解液，所述电极组包括正极、负极及位于正极和负极之间的隔膜，其中，正极包括正极导电基体及附着在正极导电基体上的正极材料，所述正极材料包括磷酸铁锂正极活性材料、含锂添加剂、磷酸铁、导电剂及正极粘结剂；所述含锂添加剂选自Li_x1Ni_y1Mn_z1O₂、Li_x2M1_y2O_z2、硅酸盐系正极活性材料或Li_x3M2（WO_z3）中的一种或几种，其中，0.8≤x1≤2，0≤y1＜1，0≤z1＜1；0.8≤x2≤7，0＜y2≤ 5，0＜z2 ≤ 8；0.8≤x3≤7，2 ≤ z3 ≤ 4；M1为Fe、Co、Ni、Mn、Cu、Zn、Ti、V、Al或Mg中的一种或几种；M2为Fe、Co、Ni、Mn、Cu、Zn、Ti、V、Al或Mg中的一种或几种，W为V、Mo、Ti、Nb、Zn、Sn、B、Y、Ge或As中的一种或几种；所述磷酸铁的颗粒一次粒径不低于20微米；负极包括负极导电基体及附着在负极导电基体上的负极材料，所述负极材料包括负极活性材料及负极粘结剂，所述负极活性材料包括石墨和钛酸锂。